RU2796402C1 - Catalytic composition for hydrogen production - Google Patents

Catalytic composition for hydrogen production Download PDF

Info

Publication number
RU2796402C1
RU2796402C1 RU2022108672A RU2022108672A RU2796402C1 RU 2796402 C1 RU2796402 C1 RU 2796402C1 RU 2022108672 A RU2022108672 A RU 2022108672A RU 2022108672 A RU2022108672 A RU 2022108672A RU 2796402 C1 RU2796402 C1 RU 2796402C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
nickel
carrier
present
biochar
Prior art date
Application number
RU2022108672A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лаваня МЕЕСАЛА
Прамод Кумар
Original Assignee
Хиндустан Петролиум Корпорейшн Лимитед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Хиндустан Петролиум Корпорейшн Лимитед filed Critical Хиндустан Петролиум Корпорейшн Лимитед
Application granted granted Critical
Publication of RU2796402C1 publication Critical patent/RU2796402C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: hydrogen production.
SUBSTANCE: present invention relates to a catalyst composition for producing hydrogen gas containing nickel, at least one of the following promoters: Cu, Zn, and a carrier, represented by a steamed biochar or an equilibrium catalyst for liquid catalytic cracking of spent material. The proportion of nickel is 6-19 wt.%, and the proportion of at least one promoter is 0.5 wt.% with respect to the carrier. In addition, the present invention relates to a method for producing a catalyst composition, a method for producing hydrogen gas, and a method for producing carbon nanotubes.
EFFECT: efficient conversion of methane into hydrogen.
13 cl, 1 tbl, 9 dwg, 2 ex

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

[001] Настоящее изобретение относится, по существу, к производству топлива и, в частности, к каталитическому разложению метана. [001] The present invention relates essentially to the production of fuels and, in particular, to the catalytic decomposition of methane.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

[002] Использование ископаемых видов топлива для производства энергии является одним из основных факторов, способствующих чрезмерным выбросам парниковых газов. При сжигании производных нефти, таких как природный газ, бензин и дизельное топливо, в атмосферу Земли выбрасывается огромное количество углекислого газа, что приводит к вызывающим тревогу антропогенным изменениям климата, закислению океана и глобальному потеплению. Согласно докладу Международного энергетического агентства «Прогноз развития мировой энергетики 2012» (World energy outlook. IEA; 2012) к 2035 году мировая потребность в энергии вырастет более чем на треть. С другой стороны, в связи с быстрым сокращением запасов ископаемых видов топлива перед научным сообществом встала задача разработки альтернативных видов топлива, получаемых из отличающихся от нефти источников, чтобы ограничить зависимость производства энергии от нефти. [002] The use of fossil fuels for energy production is one of the main factors contributing to excessive greenhouse gas emissions. When oil derivatives such as natural gas, gasoline and diesel are burned, huge amounts of carbon dioxide are released into the Earth's atmosphere, leading to alarming anthropogenic climate change, ocean acidification and global warming. According to the report of the International Energy Agency "World Energy Outlook 2012" (World energy outlook. IEA; 2012), by 2035, the world's energy demand will increase by more than a third. On the other hand, with the rapid decline of fossil fuels, the scientific community has faced the challenge of developing alternative fuels derived from sources other than oil in order to limit the dependence of energy production on oil.

[003] В последнее время фокус внимания сместился в сторону водорода как экологически чистого топлива, производящего только воду в процессе получения энергии. Водород - наиболее легкий и доступный в природе элемент, который, к сожалению, не присутствует в чистом виде и поэтому считается вторичным топливом. Водород, полученный в результате других процессов, можно легко использовать для получения других экологически чистых видов топлива на основе водорода, например, обогащенного водородом природного газа. [003] Recently, the focus has shifted towards hydrogen as an environmentally friendly fuel that produces only water in the process of obtaining energy. Hydrogen is the lightest and most accessible element in nature, which, unfortunately, is not present in its pure form and is therefore considered a secondary fuel. Hydrogen produced from other processes can easily be used to produce other clean hydrogen fuels such as hydrogen-enriched natural gas.

[004] Так, обогащенный водородом природный газ, широко известный как H-CNG, представляет собой смесь 10-30 об/об.% водорода с 70-90 об/об.% метана в сжатом природном газе (СПГ). Такая комбинация создает баланс между менее легковоспламеняющимся метаном и более легковоспламеняющимся газообразным водородом. Отклонение доли водорода от 10-30 об/об.% приводит к значительным изменениям эффективности использования топлива и выбросов. Таким образом, производство H-CNG требует смешивания водорода и СПГ в фиксированных соотношениях. [004] Thus, hydrogen-enriched natural gas, commonly known as H-CNG, is a mixture of 10-30 v/v% hydrogen with 70-90 v/v% methane in compressed natural gas (CNG). This combination creates a balance between less flammable methane and more flammable hydrogen gas. Deviation of the proportion of hydrogen from 10-30 vol/vol.% leads to significant changes in fuel efficiency and emissions. Thus, the production of H-CNG requires mixing hydrogen and LNG in fixed ratios.

[005] Хотя СПГ легко доступен, водород, являющийся вторичным топливом, приходится производить с применением различных электрохимических, термохимических и фотохимических технологий. Одной из таких технологий, широко используемых для производства H-CNG, является риформинг метана. В процессе используют метан (основной компонент природного газа) для производства водорода методом частичного преобразования. Частичное окисление метанола и метана также относятся к хорошо известным способам получения водорода. Тем не менее, большинство используемых в настоящее время способов неизбежно приводят к выделению некоторых количеств CO и CO2, которые не только наносят вред окружающей среде, но и увеличивают стоимость производства, поскольку требуют добавления дорогостоящих этапов разделения. [005] Although LNG is readily available, hydrogen, which is a secondary fuel, has to be produced using various electrochemical, thermochemical, and photochemical technologies. One such technology widely used for the production of H-CNG is methane reforming. The process uses methane (the main component of natural gas) to produce hydrogen by partial conversion. Partial oxidation of methanol and methane are also well known processes for producing hydrogen. However, most of the processes currently in use inevitably produce some amounts of CO and CO 2 , which are not only harmful to the environment, but also increase production costs by requiring the addition of costly separation steps.

[006] В связи с вышеизложенным внимание исследователей привлекло каталитическое разложение метана как альтернативный способ получения водорода без выделения парниковых газов. Каталитическое разложение метана стало одним из наиболее перспективных способов в связи с отсутствием необходимости в отделении COx от водорода и довольно низкой стоимостью производства водорода. Тем не менее, этот способ требует применения высокоэффективных каталитических материалов, способных проявлять каталитическую активность в течение длительного периода времени, не разрушаясь в ходе процесса. [006] In connection with the above, the attention of researchers attracted the catalytic decomposition of methane as an alternative way to produce hydrogen without emitting greenhouse gases. The catalytic decomposition of methane has become one of the most promising methods due to the absence of the need to separate CO x from hydrogen and the rather low cost of hydrogen production. However, this method requires the use of high performance catalytic materials capable of exhibiting catalytic activity for a long period of time without being destroyed during the process.

[007] Значительная часть усилий была направлена на разработку катализаторов, лишенных присущих уровню техники недостатков. В патентной заявке US8430937B2 раскрыта серия катализаторов, включающая цеолит типа MFI, модифицированные металлами цеолиты типа MFI и гетерогенный твердокислотный катализатор, причем металл представляет собой Ga, Zn, In, Mo, W, Cr, Pt, Pd, Rh, Rm, Au или Ir. Катализатор используют для преобразования метана в горючее топливо. [007] A significant part of the effort has been directed to the development of catalysts devoid of the disadvantages inherent in the prior art. US8430937B2 discloses a series of catalysts comprising an MFI type zeolite, metal modified MFI type zeolites, and a heterogeneous solid acid catalyst, wherein the metal is Ga, Zn, In, Mo, W, Cr, Pt, Pd, Rh, Rm, Au, or Ir. . The catalyst is used to convert methane into combustible fuel.

[008] Несмотря на огромный прогресс процессов каталитического разложения метана в этой области, современный уровень техники по-прежнему нуждается в каталитическом материале, который не только обеспечит эффективное преобразование метана в водород, но и будет экономически целесообразным с точки зрения длительности действия, экономичности и экологичности. [008] Despite the tremendous progress in catalytic methane decomposition processes in this field, the state of the art still needs a catalytic material that will not only provide efficient conversion of methane to hydrogen, but also be economically viable in terms of durability, efficiency and environmental friendliness. .

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

[009] В первом аспекте настоящего изобретения предложена каталитическая композиция, содержащая: (a) никель; (b) по меньшей мере один из следующих промоторов: Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt или их комбинации; и (c) носитель, причем доля никеля составляет 6-19 масс.%, а доля, по меньшей мере, одного промотора составляет 0,2-5 масс.% по отношению к носителю. [0010] Во втором аспекте настоящего изобретения предложен способ изготовления каталитической композиции, содержащей: (a) никель; (b) по меньшей мере, один из следующих промоторов: Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt или их комбинации; и (c) носитель, причем доля никеля составляет 6-19 масс.%, а доля, по меньшей мере, одного промотора составляет 0,2-5 масс.% по отношению к носителю, при этом процесс содержит следующие этапы: (a) введение в контакт соли никеля и соли, по меньшей мере, одного промотора для получения смеси; (b) пропитывание материала носителя смесью для получения пропитанного каталитического материала; и (c) прокаливание пропитанного каталитического материала для получения каталитической композиции. [009] In a first aspect of the present invention, a catalyst composition is provided comprising: (a) nickel; (b) at least one of the following promoters: Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt, or combinations thereof; and (c) a carrier, wherein the proportion of nickel is 6-19 wt.%, and the proportion of at least one promoter is 0.2-5 wt.% relative to the carrier. [0010] In a second aspect of the present invention, there is provided a process for making a catalyst composition comprising: (a) nickel; (b) at least one of the following promoters: Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt, or combinations thereof; and (c) a carrier, wherein the proportion of nickel is 6-19 wt.%, and the proportion of at least one promoter is 0.2-5 wt.% relative to the carrier, the process comprising the following steps: (a) contacting a nickel salt and a salt of at least one promoter to obtain a mixture; (b) impregnating the support material with the mixture to form an impregnated catalyst material; and (c) calcining the impregnated catalyst material to form a catalyst composition.

[0011] В третьем аспекте настоящего изобретения предложен способ получения газообразного водорода из легкого углеводорода, содержащий следующие этапы: (a) добавление каталитической композиции, содержащей: (a) никель; (b) по меньшей мере, один из следующих промоторов: Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt или их комбинации; и (c) материал носителя, причем доля никеля составляет 6-19 масс.%, а доля, по меньшей мере, одного промотора составляет 0,2-5 масс.% по отношению к носителю в реакторе; (b) пропускание легкого углеводорода над слоем катализатора при температуре 300-750 0C при атмосферном давлении в течение 20-50 часов; и (c) получение потока продукта, содержащего газообразный водород. [0011] In a third aspect of the present invention, there is provided a process for producing hydrogen gas from a light hydrocarbon comprising the steps of: (a) adding a catalyst composition containing: (a) nickel; (b) at least one of the following promoters: Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt, or combinations thereof; and (c) a carrier material, wherein the proportion of nickel is 6-19 wt.%, and the proportion of at least one promoter is 0.2-5 wt.% relative to the carrier in the reactor; (b) passing a light hydrocarbon over the catalyst bed at a temperature of 300-750 0 C at atmospheric pressure for 20-50 hours; and (c) obtaining a product stream containing hydrogen gas.

[0012] В четвертом аспекте настоящего изобретения предложен способ получения углеродных нанотрубок из легкого углеводорода, содержащий следующие этапы: (a) добавление каталитической композиции, содержащей: (a) никель; (b) по меньшей мере, один из следующих промоторов: Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt или их комбинации; и (c) носитель, причем доля никеля составляет 6-19 масс.%, а доля, по меньшей мере, одного промотора составляет 0,2-5 масс.% по отношению к носителю в реакторе; (b) пропускание легкого углеводорода над слоем катализатора при температуре в диапазоне 300-750 0C при атмосферном давлении в течение 20-50 часов; (c) получение потока продукта, содержащего газообразный водород и смесь; и (d) обработка смеси для получения углеродных нанотрубок. [0012] In a fourth aspect of the present invention, a process for producing carbon nanotubes from a light hydrocarbon is provided, comprising the steps of: (a) adding a catalyst composition containing: (a) nickel; (b) at least one of the following promoters: Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt, or combinations thereof; and (c) a carrier, wherein the proportion of nickel is 6-19 wt.%, and the proportion of at least one promoter is 0.2-5 wt.% relative to the carrier in the reactor; (b) passing a light hydrocarbon over the catalyst bed at a temperature in the range of 300-750 0 C at atmospheric pressure for 20-50 hours; (c) obtaining a product stream containing hydrogen gas and a mixture; and (d) processing the mixture to produce carbon nanotubes.

[0013] В пятом аспекте настоящего изобретения предложено использование каталитической композиции, содержащей: (a) никель; (b) по меньшей мере, один из следующих промоторов: Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt или их комбинации; и (c) носитель, причем доля никеля составляет 6-19 масс.%, а доля, по меньшей мере, одного промотора составляет 0,2-5 масс.% по отношению к носителю для получения газообразного водорода и углеродных нанотрубок. [0013] In a fifth aspect of the present invention, the use of a catalyst composition containing: (a) nickel; (b) at least one of the following promoters: Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt, or combinations thereof; and (c) a carrier, wherein the proportion of nickel is 6-19 wt.%, and the proportion of at least one promoter is 0.2-5 wt.% relative to the carrier to produce hydrogen gas and carbon nanotubes.

[0014] Эти и другие признаки, аспекты и преимущества предмета настоящего изобретения детально раскрыты в нижеследующем описании и прилагаемой формуле изобретения. Данное описание сущности изобретения предназначено для упрощенного представления ряда концепций. Это описание сущности изобретения не предназначено для установления основных характеристик или существенных признаков заявленного предмета изобретения и не предназначено для ограничения объема заявленного предмета изобретения. [0014] These and other features, aspects and advantages of the subject matter of the present invention are detailed in the following description and the appended claims. This summary is intended to provide a simplified introduction to a number of concepts. This summary is not intended to establish essential characteristics or essential features of the claimed subject matter, and is not intended to limit the scope of the claimed subject matter.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПРИЛАГАЕМЫХ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0015] Следующие чертежи являются частью настоящего описания и дополнительно иллюстрируют аспекты настоящего описания изобретения. Описание изобретения будет понятнее благодаря ссылкам на чертежи в сочетании с подробным описанием определенных вариантов осуществления, раскрытых в настоящем документе. [0015] The following drawings are part of the present description and further illustrate aspects of the present description of the invention. The description of the invention will be better understood by referring to the drawings in conjunction with a detailed description of certain embodiments disclosed herein.

[0016] На фиг. 1 изображен скрининг катализатора для H-CNG по объемному содержанию H2 в выделяющемся газе, измеренному в зависимости от времени работы в минутах для прогонов MS105, MS106, MS107, MS108, MS109, MS110, MS111, MS112 и MS114 в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. [0016] FIG. 1 depicts a screening of an H-CNG catalyst for the H2 volume content of the evolved gas measured versus run time in minutes for MS105, MS106, MS107, MS108, MS109, MS110, MS111, MS112, and MS114 runs, in accordance with one embodiment. of the present invention.

[0017] На фиг. 2 представлено изображение отработанного катализатора, полученного в результате прогона MS024, под растровым электронным микроскопом в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. [0017] FIG. 2 is a SEM image of a spent catalyst resulting from an MS024 run, in accordance with one embodiment of the present invention.

[0018] На фиг. 3 изображена кривая термогравиметрического анализа для отработанного катализатора, полученного в результате прогона MS024, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. [0018] FIG. 3 depicts a thermogravimetric analysis curve for a spent catalyst resulting from an MS024 run, in accordance with one embodiment of the present invention.

[0019] На фиг. 4(а) представлено изображение отработанного катализатора, полученного в результате прогона MS105, под растровым электронным микроскопом в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. [0019] FIG. 4(a) is a SEM image of a spent catalyst resulting from an MS105 run, in accordance with one embodiment of the present invention.

[0020] На фиг. 4(b) изображена кривая термогравиметрического анализа для отработанного катализатора, полученного в результате прогона MS105, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. [0020] FIG. 4(b) depicts a thermogravimetric analysis curve for a spent catalyst resulting from an MS105 run, in accordance with one embodiment of the present invention.

[0021] На фиг. 5(a) изображена кривая термогравиметрического анализа для отработанного катализатора, полученного в результате прогона MS107, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. [0021] In FIG. 5(a) depicts a thermogravimetric analysis curve for a spent catalyst resulting from an MS107 run, in accordance with one embodiment of the present invention.

[0022] На фиг. 5(b) представлено изображение отработанного катализатора, полученного в результате прогона MS106, под растровым электронным микроскопом, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. [0022] FIG. 5(b) is an image of a spent catalyst resulting from a MS106 run under a scanning electron microscope, in accordance with one embodiment of the present invention.

[0023] На фиг. 6(a) представлено изображение отработанного катализатора, полученного в результате прогона MS108, под растровым электронным микроскопом, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. [0023] FIG. 6(a) is a SEM image of a spent catalyst resulting from a MS108 run, in accordance with one embodiment of the present invention.

[0024] На фиг. 6(b) показан рамановский спектр для многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ), полученных в результате прогона MS108, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. [0024] In FIG. 6(b) shows a Raman spectrum for multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) obtained from an MS108 run, in accordance with one embodiment of the present invention.

[0025] На фиг. 6(c) изображена кривая термогравиметрического анализа для отработанного катализатора, полученного в результате прогона MS108, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. [0025] In FIG. 6(c) depicts a thermogravimetric analysis curve for a spent catalyst resulting from an MS108 run, in accordance with one embodiment of the present invention.

[0026] На фиг. 6(d) изображены результаты энергодисперсионного рентгеновского анализа отработанного катализатора, полученного в результате прогона MS108, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. [0026] FIG. 6(d) shows the results of energy dispersive x-ray analysis of a spent catalyst resulting from an MS108 run, in accordance with one embodiment of the present invention.

[0027] На фиг. 7(a) представлено изображение отработанного катализатора, полученного в результате прогона MS109, под растровым электронным микроскопом, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. [0027] FIG. 7(a) is a SEM image of a spent catalyst resulting from a MS109 run, in accordance with one embodiment of the present invention.

[0028] На фиг. 7(b) показан рамановский спектр для многостенных углеродных нанотрубок, полученных в результате прогона MS109, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. [0028] In FIG. 7(b) shows a Raman spectrum for MWCNTs obtained from an MS109 run, in accordance with one embodiment of the present invention.

[0029] На фиг. 7(c) изображена кривая термогравиметрического анализа для отработанного катализатора, полученного в результате прогона MS109, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. [0029] FIG. 7(c) depicts a thermogravimetric analysis curve for a spent catalyst resulting from an MS109 run, in accordance with one embodiment of the present invention.

[0030] На фиг. 8(a) представлено изображение отработанного катализатора, полученного в результате прогона MS114, под растровым электронным микроскопом, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. [0030] FIG. 8(a) is a SEM image of a spent catalyst resulting from a MS114 run, in accordance with one embodiment of the present invention.

[0031] На фиг. 8(b) изображена кривая термогравиметрического анализа для отработанного катализатора, полученного в результате прогона MS114, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. [0031] In FIG. 8(b) depicts a thermogravimetric analysis curve for a spent catalyst resulting from an MS114 run, in accordance with one embodiment of the present invention.

[0032] На фиг. 8(c) показан рамановский спектр для многостенных углеродных нанотрубок, полученных в результате прогона MS114, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. [0032] FIG. 8(c) shows the Raman spectrum for MWCNTs obtained from an MS114 run, in accordance with one embodiment of the present invention.

[0033] На фиг. 9(a) изображен скрининг катализатора для реактора с неподвижным слоем H-CNG по объемному содержанию H2 в выделяющемся газе для катализатора с содержанием 5% Ni: 0,25% Cu: 0,25% Zn, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. [0033] FIG. 9(a) depicts H-CNG fixed bed reactor catalyst screening by H 2 volume content in the exhaust gas for a 5% Ni: 0.25% Cu: 0.25% Zn catalyst, in accordance with one embodiment. of the present invention.

[0034] На фиг. 9(b) представлено изображение отработанного катализатора с содержанием 5% Ni: 0,25% Cu: 0,25% Zn, под растровым электронным микроскопом при разрешении 60 мкм, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. [0034] FIG. 9(b) is an SEM image of a 5% Ni: 0.25% Cu: 0.25% Zn spent catalyst at 60 µm resolution, in accordance with one embodiment of the present invention.

[0035] На фиг. 9(c) представлено изображение отработанного катализатора с содержанием 5% Ni: 0,25% Cu: 0,25% Zn, под растровым электронным микроскопом при разрешении 100 нм, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. [0035] FIG. 9(c) is a 100 nm SEM image of a spent catalyst containing 5% Ni: 0.25% Cu: 0.25% Zn, in accordance with one embodiment of the present invention.

ПОДРОБНОЕ РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DISCLOSURE OF THE INVENTION

[0036] Специалистам в данной области будет очевидна возможность изменений и модификаций настоящего описания изобретения, отличающихся от описанных вариантов. Следует понимать, что настоящее описание изобретения включает все подобные изменения и модификации. В раскрытие изобретения также входят все подобные этапы, признаки, композиции и соединения, упомянутые или указанные в данном описании изобретения, как по отдельности, так и совместно, а также любые и все комбинации любого или нескольких таких этапов или признаков. [0036] Specialists in this field will be obvious the possibility of changes and modifications of the present description of the invention, different from the described options. It should be understood that the present description of the invention includes all such changes and modifications. The disclosure also includes all such steps, features, compositions and compounds mentioned or referred to in this specification, either alone or together, as well as any and all combinations of any or more of such steps or features.

ОпределенияDefinitions

[0037] Для удобства, перед дальнейшим описанием настоящего изобретения ниже будут приведены некоторые термины, используемые в описании, и примеры. Специалисту в данной области техники следует прочитать в свете остального раскрытия и уяснить эти определения. Термины, используемые в настоящем документе, имеют общепризнанные значения, известные специалистам в данной области, тем не менее, для удобства и полноты изложения ниже приведены термины и их значения. [0037] For convenience, before further description of the present invention, some terms used in the description and examples will be given below. One of skill in the art should read in light of the rest of the disclosure and understand these definitions. The terms used in this document have generally accepted meanings known to those skilled in the art, however, for convenience and completeness, the terms and their meanings are given below.

[0038] Единственное число используется для обозначения одного или более чем одного (т.е. по меньшей мере, одного) объекта. [0038] A singular number is used to refer to one or more than one (ie, at least one) object.

[0039] Термины «содержать» и «содержащий» используются во всеохватывающем открытом смысле, означающем возможность добавления дополнительных элементов. Не следует интерпретировать их как «состоит только из». [0039] The terms "comprise" and "comprising" are used in an all-encompassing open sense, meaning the possibility of adding additional elements. They should not be interpreted as "consists only of".

[0040] Во всем описании, если контекст не требует иного, слово «содержать» и его варианты, в частности «содержит» и «содержащий», должны пониматься как подразумевающие включение указанного элемента или этапа или группы элементов или этапов, но не исключение любого другого элемента или этапа или группы элементов или этапов. [0040] Throughout the description, unless the context otherwise requires, the word "comprise" and its variants, in particular "comprises" and "comprising", should be understood as implying the inclusion of the specified element or step or group of elements or steps, but not the exclusion of any another element or step or group of elements or steps.

[0041] Термин «в том числе» используется в значении «включая, но не ограничиваясь». «В том числе» и «включая, но не ограничиваясь» являются синонимами. [0041] The term "including" is used to mean "including, but not limited to". "Including" and "including but not limited to" are synonymous.

[0042] Используемый здесь термин «по меньшей мере, один» означает один или несколько и, таким образом, подразумевает как отдельные компоненты, так и смеси/комбинации. [0042] As used herein, the term "at least one" means one or more and thus includes both single components and mixtures/combinations.

[0043] Используемый в описании термин «об/мин» относится к частоте вращения / оборотам в минуту. Он используется для определения частоты вращения любой вращающейся части машины. [0043] As used herein, the term "rpm" refers to rotational speed/rpm. It is used to determine the rotational speed of any rotating part of the machine.

[0044] Под «промотором» понимают вещество, добавляемое к катализаторам для улучшения их действия в химической реакции. [0044] By "promoter" is meant a substance added to catalysts to improve their performance in a chemical reaction.

[0045] Под «углеродной нанотрубкой» или «УНТ» понимают слой соединенных ковалентными связями атомов углерода, свернутый в виде цилиндрической структуры. Одностенные углеродные нанотрубки содержат единственный слой атомов углерода, в то время как многостенная углеродная трубка содержит два или более слоев атомов углерода, свернутых вместе. [0045] By "carbon nanotube" or "CNT" is meant a layer of covalently bonded carbon atoms rolled into a cylindrical structure. Single-walled carbon nanotubes contain a single layer of carbon atoms, while multi-walled carbon tubes contain two or more layers of carbon atoms rolled together.

[0046] Под «носителем» понимают вещество, отличающееся большой площадью поверхности и высокой стабильностью и используемое в качестве основы для катализатора, на которой закреплен катализатор. Такой носитель способствует повышению каталитической активности катализатора. Примером может служить, в частности, твердый носитель, такой как никель, силикаты, древесный уголь и т.п. [0046] By "carrier" is meant a substance having a large surface area and high stability and used as a catalyst base on which the catalyst is fixed. Such a support enhances the catalytic activity of the catalyst. An example is, in particular, a solid carrier such as nickel, silicates, charcoal, and the like.

[0047] Под «отношением ID/IG» понимают отношение интенсивности полосы дефекта (D) к полосе графита (G). Это отношение помогает оценить качество структур углеродных нанотрубок. [0047] By "ID/IG ratio" is meant the ratio of the intensity of the defect band (D) to the graphite band (G). This ratio helps to evaluate the quality of carbon nanotube structures.

[0048] Под «выделяющимся газом» понимают выделяющийся H-CNG или метан, выходящий из реактора во время реакции преобразования метана. Для анализа эффективности предложенной каталитической композиции измеряют объемное содержание H2 в выделяющемся газе. [0048] By "effluent gas" is meant the liberated H-CNG or methane exiting the reactor during the methane conversion reaction. To analyze the effectiveness of the proposed catalytic composition, the volume content of H 2 in the evolved gas is measured.

[0049] Под «ЖКК» понимают процесс, называемый жидкостным каталитическим крекингом и осуществляемый для регенерации отработанного каталитического материала. [0049] By "FCC" is meant a process called fluid catalytic cracking and carried out to regenerate spent catalyst material.

[0050] Под «равновесным катализатором» понимают равновесный катализатор цеолитного материала, полученный в результате жидкостного каталитического крекинга (ЖКК) отработанного каталитического материала. Используемый здесь термин «равновесный катализатор» может также означать «равновесный катализатор ЖКК отработанного материала». [0050] By "equilibrium catalyst" is meant an equilibrium zeolite material catalyst resulting from liquid catalytic cracking (FCC) of spent catalyst material. The term "equilibrium catalyst" as used herein can also mean "equilibrium waste material FCC catalyst".

[0051] Под символами элементов Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag и Pt понимают медь, цинк, молибден, кобальт, магний, церий, титан, цирконий, железо, палладий, серебро и платину, соответственно. Соответственно, символы и названия элементов используются как синонимы во всем описании. [0051] The element symbols Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, and Pt mean copper, zinc, molybdenum, cobalt, magnesium, cerium, titanium, zirconium, iron, palladium, silver and platinum, respectively. Accordingly, the symbols and element names are used as synonyms throughout the description.

[0052] Термины «СПГ», «природный газ» и «метан» в данном описании являются синонимами, поскольку СПГ является формой природного газа, хранящегося под высоким давлением, а метан является основным компонентом как природного газа, так и СПГ. [0052] The terms "LNG", "natural gas" and "methane" in this description are synonymous, since LNG is a form of natural gas stored under high pressure, and methane is the main component of both natural gas and LNG.

[0053] Термины «H-CNG» и «обогащенный водородом природный газ» в данном описании являются синонимами, поскольку они соответствуют смеси 10-30% водорода с природным газом. [0053] The terms "H-CNG" and "hydrogen-enriched natural gas" in this description are synonymous, as they correspond to a mixture of 10-30% hydrogen with natural gas.

[0054] «WE» означает используемый образец, а «NWE» - неиспользуемый образец, номера, сопровождающие сокращения, относятся к соответствующему номеру примера согласно соответствующей таблице в разделе «Примеры». [0054] " WE" means used sample, and "NWE" means unused sample, the numbers accompanying the abbreviations refer to the corresponding example number according to the corresponding table in the "Examples" section.

[0055] Соотношения, концентрации, количества и другие числовые данные могут быть указаны в настоящем документе в формате диапазона. Следует понимать, что такой формат диапазона используется только для удобства и краткости и подлежит гибкой интерпретации, то есть включает не только числовые значения, явно указанные в качестве границ диапазона, но и отдельные числовые значения или поддиапазоны, включенные в этот диапазон, как если бы каждое числовое значение и поддиапазон были явно указаны. Например, весовой диапазон примерно 6-19% следует интерпретировать как включающий не только явно указанные пределы от примерно 6% до примерно 19%, но и поддиапазоны, такие как 7-18%, 9-12% и так далее, а также отдельные количества, включая дробные количества, в пределах указанных диапазонов, например, 6,5% и 6,225%. [0055] Ratios, concentrations, amounts, and other numerical data may be specified herein in range format. It should be understood that this range format is used for convenience and brevity only and is subject to flexible interpretation, i.e. to include not only the numeric values explicitly specified as the limits of the range, but also the individual numeric values or subranges included in the range as if each the numeric value and subrange have been explicitly specified. For example, a weight range of about 6-19% should be interpreted to include not only the explicitly stated limits of about 6% to about 19%, but also sub-ranges such as 7-18%, 9-12%, and so on, as well as individual amounts , including fractional amounts, within the specified ranges, for example, 6.5% and 6.225%.

[0056] Как известно на уровне техники, H-CNG является наилучшей альтернативой сжатому природному газу в качестве топлива с точки зрения низкого уровня выбросов COx, NOx и т.д. H-CNG считается промежуточным решением на пути к экономичному топливу на основе H2. Технология каталитического разложения метана открыла блестящие перспективы в области производства водорода. Поскольку метан имеет очень устойчивую молекулу с четырьмя прочными связями C-H, его обычно разлагают с помощью катализатора. Процесс каталитического разложения метана содержит ряд этапов: [0056] As known in the art, H-CNG is the best alternative to compressed natural gas as a fuel in terms of low CO x , NO x , etc. emissions. H-CNG is considered to be an intermediate solution on the way to economical fuels based on H 2 . The technology of catalytic decomposition of methane has opened up brilliant prospects in the field of hydrogen production. Because methane is a very stable molecule with four strong CH bonds, it is usually decomposed with a catalyst. The process of catalytic decomposition of methane contains a number of stages:

(a) адсорбция метана на поверхности катализатора(a) methane adsorption on the catalyst surface

(b) разрыв четырех связей С-Н и дальнейшее отделение метана от катализатора(b) breaking four C-H bonds and further separation of methane from the catalyst

(c) адсорбция атомов водорода на поверхности катализатора и последующее образование молекулы H2 (c) adsorption of hydrogen atoms on the catalyst surface and subsequent formation of an H 2 molecule

[0057] Общая реакция может быть выражена следующим образом, причем углерод (C) представляет собой различные формы углеродсодержащих продуктов, которые могут осаждаться отдельно или вместе с отработанным катализатором. Для частичного преобразования метана его добавляют в избытке, а степень преобразования регулируют путем оптимизации состава катализатора, температуры реакции и других параметров процесса. [0057] The overall reaction can be expressed as follows, with carbon (C) being various forms of carbonaceous products that can be deposited alone or together with the spent catalyst. For partial conversion of methane, it is added in excess, and the degree of conversion is controlled by optimizing the composition of the catalyst, the reaction temperature, and other process parameters.

CH4(изб.) → H2 + C + непрореагировавший CH4 CH 4 (ex.) → H 2 + C + unreacted CH 4

[0058] Данный способ, помимо преимущества использования каталитических материалов для разложения метана, также имеет определенные недостатки, касающиеся действия катализатора в ходе реакции. Такие проблемы, как быстрая деактивация катализатора, дорогостоящая регенерация деактивированного катализатора и очистка углеродных побочных продуктов, полученных в ходе реакции, препятствуют успешному использованию большинства существующих каталитических композиций в коммерческих целях. [0058] This method, in addition to the advantage of using catalytic materials for the decomposition of methane, also has certain disadvantages regarding the operation of the catalyst during the reaction. Problems such as rapid catalyst deactivation, costly regeneration of deactivated catalyst, and purification of carbon by-products produced during the reaction prevent most existing catalyst compositions from being successfully used commercially.

[0059] Как упоминалось выше, деактивация катализатора является актуальной проблемой. Осаждение углерода на поверхности / в порах активного катализатора обычно приводит к его деактивации в течение нескольких часов после начала реакции и снижению степени преобразования метана. Кроме того, регенерация отработанного катализатора и отделение осажденных углеродсодержащих продуктов предусматривает выполнение сложных этапов, увеличивающих общую себестоимость. С другой стороны, образовавшийся углеродсодержащий материал также требует последующей очистки, делающей его пригодным для дальнейшего применения. Согласно настоящему изобретению, вышеупомянутые проблемы решены каталитической композицией, позволяющей преодолеть присущие уровню техники недостатки путем использования обогащенного водородом природного газа в качестве топлива и МУНТ с чистотой более 90%. [0059] As mentioned above, catalyst deactivation is a topical issue. The deposition of carbon on the surface / in the pores of the active catalyst usually leads to its deactivation within a few hours after the start of the reaction and a decrease in the degree of methane conversion. In addition, the regeneration of the spent catalyst and the separation of precipitated carbonaceous products involves complex steps that increase the overall cost. On the other hand, the resulting carbon-containing material also requires subsequent purification, making it suitable for further use. According to the present invention, the above problems are solved by a catalyst composition that overcomes the disadvantages of the prior art by using hydrogen-rich natural gas as a fuel and MWCNTs with a purity of more than 90%.

[0060] Настоящим изобретением предложена каталитическая композиция, содержащая малое количество металлического никеля, пропаренный биоуголь или равновесный катализатор в качестве носителя и промотор катализатора. Каталитическая композиция согласно настоящему изобретению, обладающая дополнительным преимуществом в виде малое количество металлического никеля в диапазоне 6-19 масс.%, также отличается высокой каталитической активностью и производит выделяющийся газообразный метан, содержащий 10-30 об.% водорода (H-CNG). Производство многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) с чистотой 90-99% и отношением ID/IG >1,0, наряду с H-CNG, делает данный катализатор очень экономичным в использовании. В дополнение к преимуществам использования экологически чистого биоугля в качестве носителя, активация паром при 800oC создает большое количество областей реакции с большой площадью поверхности и размером пор. Отработанный катализатор, образующийся в ходе реакции, имеет неагломерированную форму и состоит из древесного угля и углеродных нанотрубок (УНТ) высокой чистоты, что устраняет проблему сложного отделения УНТ, облегчая разделение за счет разницы в их термической стойкости. Благодаря превосходным механическим и электрическим свойствам УНТ высокой чистоты, отработанный катализатор также можно использовать непосредственно в качестве композитного материала. Настоящим изобретением также предложен процесс одновременного производства H-CNG и углеродных нанотрубок высокой чистоты, по существу, не сопровождающийся выбросами парниковых газов COx, NOx. Процесс может выполняться в течение длительного периода времени (20-50 часов) и непрерывно вырабатывать H-CNG. Таким образом, каталитическая композиция согласно настоящему изобретению является экономически выгодной альтернативой обычным каталитическим материалам, используемым в реакции каталитического разложения метана для производства топлива на основе водорода. [0060] The present invention provides a catalyst composition containing a small amount of nickel metal, steamed biochar or an equilibrium catalyst as a support, and a catalyst promoter. The catalyst composition according to the present invention, which has the additional advantage of a low amount of nickel metal in the range of 6-19 wt.%, also has a high catalytic activity and produces an evolved gaseous methane containing 10-30 vol.% hydrogen (H-CNG). The production of multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) with a purity of 90-99% and an ID/IG ratio >1.0, along with H-CNG, makes this catalyst very economical to use. In addition to the benefits of using environmentally friendly biochar as a carrier, steam activation at 800 ° C. creates a large number of reaction regions with high surface area and pore size. The spent catalyst formed during the reaction has a non-agglomerated form and is composed of high purity charcoal and carbon nanotubes (CNTs), which eliminates the problem of difficult separation of CNTs, facilitating separation due to their difference in thermal stability. Due to the excellent mechanical and electrical properties of high purity CNTs, the spent catalyst can also be used directly as a composite material. The present invention also proposes a process for the simultaneous production of H-CNG and high purity carbon nanotubes, essentially without greenhouse gas emissions of CO x , NO x . The process can be run over a long period of time (20-50 hours) and continuously produce H-CNG. Thus, the catalyst composition according to the present invention is a cost-effective alternative to conventional catalyst materials used in the catalytic decomposition of methane to produce hydrogen-based fuel.

[0061] Если не указано иное, все технические и научные термины, используемые в настоящем документе, имеют значение, обычно используемое специалистами в области техники, к которой относится данное изобретение. Хотя на практике или в испытаниях изобретения могут быть использованы любые способы и материалы, аналогичные или эквивалентные раскрытым в настоящем документе, ниже будут описаны предпочтительные способы и материалы. Все упомянутые здесь публикации включены в настоящий документ путем отсылки. [0061] Unless otherwise indicated, all technical and scientific terms used herein have the meaning commonly used by those skilled in the art to which this invention pertains. While any methods and materials similar or equivalent to those disclosed herein may be used in the practice or testing of the invention, preferred methods and materials will be described below. All publications cited herein are incorporated herein by reference.

[0062] Объем настоящего изобретения не ограничивается определенными вариантами осуществления, раскрытыми в настоящем документе и приведенными исключительно в иллюстративных целях. Функционально эквивалентные продукты, композиции и способы явным образом входят в объем настоящего раскрытия, как описано в настоящем документе. [0062] The scope of the present invention is not limited to the specific embodiments disclosed herein for illustrative purposes only. Functionally equivalent products, compositions and methods are expressly included in the scope of this disclosure as described herein.

[0063] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложена каталитическая композиция, содержащая: (a) никель; (b) по меньшей мере, один из следующих промоторов: Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt или их комбинации; и (c) носитель, причем доля никеля составляет 6-19 масс.%, а доля, по меньшей мере, одного промотора составляет 0,2-5 масс.% по отношению к носителю. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложена каталитическая композиция, раскрытая в настоящем документе, в которой доля никеля составляет 8-15 масс.% по отношению к носителю, а доля, по меньшей мере, одного промотора составляет 0,3-3 масс.% по отношению к носителю. В другом варианте осуществления настоящего изобретения доля никеля составляет 9-11 масс.%, а доля, по меньшей мере, одного промотора составляет 0,5-1 масс.% по отношению к носителю. [0063] In one embodiment, the present invention provides a catalyst composition comprising: (a) nickel; (b) at least one of the following promoters: Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt, or combinations thereof; and (c) a carrier, wherein the proportion of nickel is 6-19 wt.%, and the proportion of at least one promoter is 0.2-5 wt.% relative to the carrier. In one embodiment, the present invention provides a catalyst composition disclosed herein, in which the proportion of nickel is 8-15 wt.% in relation to the carrier, and the proportion of at least one promoter is 0.3-3 wt.% in relation to the carrier. In another embodiment of the present invention, the proportion of nickel is 9-11 wt.%, and the proportion of at least one promoter is 0.5-1 wt.% relative to the carrier.

[0064] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложена каталитическая композиция, содержащая: (a) никель; (b) по меньшей мере, один промотор в виде комбинации Cu и Zn; и (c) носитель, причем доля никеля составляет 6-19 масс.%, а доля, по меньшей мере, одного промотора составляет 0,2-5 масс.% по отношению к носителю. [0064] In one embodiment, the present invention provides a catalyst composition comprising: (a) nickel; (b) at least one promoter in the form of a combination of Cu and Zn; and (c) a carrier, wherein the proportion of nickel is 6-19 wt.%, and the proportion of at least one promoter is 0.2-5 wt.% relative to the carrier.

[0065] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложена каталитическая композиция, содержащая: (a) никель; (b) по меньшей мере, один промотор в виде комбинации Cu и Zn; и (c) носитель, причем доля никеля составляет 6-19 масс.%, а доля, по меньшей мере, одного промотора составляет 0,2-5 масс.% по отношению к носителю, причем доля Cu составляет 0,3-4 масс. %, а доля Zn составляет 0,3-4 масс. % по отношению к носителю. В другом варианте осуществления настоящего изобретения доля Cu составляет 0,4-3 масс.%, а доля Zn составляет 0,4-3 масс.% по отношению к носителю. В другом варианте осуществления настоящего изобретения доля Cu составляет 0,5-2 масс.%, а доля Zn составляет 0,5-2 масс.% по отношению к носителю. [0065] In one embodiment, the present invention provides a catalyst composition comprising: (a) nickel; (b) at least one promoter in the form of a combination of Cu and Zn; and (c) a carrier, wherein the proportion of nickel is 6-19 wt.%, and the proportion of at least one promoter is 0.2-5 wt.% with respect to the carrier, and the proportion of Cu is 0.3-4 wt. . %, and the proportion of Zn is 0.3-4 wt. % relative to the carrier. In another embodiment of the present invention, the proportion of Cu is 0.4-3 wt.%, and the proportion of Zn is 0.4-3 wt.% relative to the carrier. In another embodiment of the present invention, the proportion of Cu is 0.5-2 wt.%, and the proportion of Zn is 0.5-2 wt.% relative to the carrier.

[0066] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложена каталитическая композиция, содержащая: (a) никель; (b) по меньшей мере, один из следующих промоторов: Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt или их комбинации; и (c) носитель, причем доля никеля составляет 6-19 масс.%, доля, по меньшей мере, одного промотора составляет 0,2-5 масс.% по отношению к носителю, а носитель представляет собой пропаренный биоуголь или равновесный катализатор. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложена каталитическая композиция, содержащая: (a) никель; (b) по меньшей мере, один из следующих промоторов: Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt или их комбинации; и (c) пропаренный биоуголь в качестве носителя с площадью поверхности 700-950 м2/г и объемом пор 0,60-0,70 куб. см/г, причем доля никеля составляет 6-19 масс.%, а доля, по меньшей мере, одного промотора составляет 0,2-5 масс.% по отношению к носителю. [0066] In one embodiment, the present invention provides a catalyst composition comprising: (a) nickel; (b) at least one of the following promoters: Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt, or combinations thereof; and (c) a carrier, wherein the proportion of nickel is 6-19 wt.%, the proportion of at least one promoter is 0.2-5 wt.% relative to the carrier, and the carrier is a steamed biochar or an equilibrium catalyst. In one of the embodiments of the present invention proposed a catalyst composition containing: (a) Nickel; (b) at least one of the following promoters: Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt, or combinations thereof; and (c) steamed biochar as a carrier with a surface area of 700-950 m 2 /g and a pore volume of 0.60-0.70 cc. cm/g, and the proportion of Nickel is 6-19 wt.%, and the proportion of at least one promoter is 0.2-5 wt.% with respect to the media.

[0067] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложена каталитическая композиция, содержащая: (a) никель; (b) по меньшей мере, один из следующих промоторов: Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt или их комбинации; и (c) пропаренный биоуголь в качестве носителя, полученный путем нагревания исходного сырья, представляющего собой опилки, рисовую солому, рисовую шелуху, выжимки сахарного тростника, другие сельскохозяйственные отходы или их комбинации, причем доля никеля составляет 6-19 масс.%, а доля, по меньшей мере, одного промотора составляет 0,2-5 масс.% по отношению к носителю. [0067] In one embodiment, the present invention provides a catalyst composition comprising: (a) nickel; (b) at least one of the following promoters: Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt, or combinations thereof; and (c) steamed biochar as a carrier obtained by heating the feedstock, which is sawdust, rice straw, rice husk, sugar cane pomace, other agricultural waste, or combinations thereof, with the proportion of nickel being 6-19 wt.%, and the proportion , at least one promoter is 0.2-5 wt.% in relation to the media.

[0068] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложена каталитическая композиция, содержащая: (a) никель; (b) по меньшей мере, один из следующих промоторов: Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt или их комбинации; и (c) пропаренный биоуголь в качестве носителя, полученный путем нагревания исходного сырья, представляющего собой опилки, рисовую солому, рисовую шелуху, выжимки сахарного тростника, другие сельскохозяйственные отходы или их комбинации, при температуре 700-900°C в течение 5-10 часов, причем доля никеля составляет 6-19 масс.%, а доля, по меньшей мере, одного промотора составляет 0,2-5 масс.% по отношению к носителю. В другом варианте осуществления настоящего изобретения пропаренный биоуголь в качестве носителя был получен путем нагревания исходного сырья при температуре 750-850°C в течение 7-9 часов. [0068] In one embodiment, the present invention provides a catalyst composition comprising: (a) nickel; (b) at least one of the following promoters: Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt, or combinations thereof; and (c) steamed biochar as a carrier obtained by heating a feedstock that is sawdust, rice straw, rice husks, sugar cane pomace, other agricultural waste, or combinations thereof, at a temperature of 700-900°C for 5-10 hours , and the proportion of Nickel is 6-19 wt.%, and the proportion of at least one promoter is 0.2-5 wt.% with respect to the media. In another embodiment of the present invention, steamed biochar as a carrier was obtained by heating the feedstock at a temperature of 750-850°C for 7-9 hours.

[0069] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложена каталитическая композиция, содержащая: (a) никель; (b) по меньшей мере, один из следующих промоторов: Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt или их комбинации; и (c) пропаренный биоуголь в качестве носителя с площадью поверхности 700-950 м2/г и объемом пор 0,60-0,70 куб. см/г, полученный путем нагревания исходного сырья, представляющего собой опилки, рисовую солому, рисовую шелуху или выжимки сахарного тростника, причем доля никеля составляет 6-19 масс.%, а доля, по меньшей мере, одного промотора составляет 0,2-5 масс.% по отношению к носителю. [0069] In one embodiment, the present invention provides a catalyst composition comprising: (a) nickel; (b) at least one of the following promoters: Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt, or combinations thereof; and (c) steamed biochar as a carrier with a surface area of 700-950 m 2 /g and a pore volume of 0.60-0.70 cc. cm / g, obtained by heating the feedstock, which is sawdust, rice straw, rice husk or sugar cane pomace, with the proportion of nickel being 6-19 wt.%, and the proportion of at least one promoter is 0.2-5 wt.% in relation to the media.

[0070] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложена каталитическая композиция, содержащая: (a) никель; (b) по меньшей мере, один промотор в виде комбинации Cu и Zn; и (c) пропаренный биоуголь в качестве носителя с площадью поверхности 700-950 м2/г и объемом пор 0,60-0,70 куб. см/г, причем доля никеля составляет 6-19 масс.%, а доля, по меньшей мере, одного промотора составляет 0,2-5 масс.% по отношению к носителю. [0070] In one embodiment, the present invention provides a catalyst composition comprising: (a) nickel; (b) at least one promoter in the form of a combination of Cu and Zn; and (c) steamed biochar as a carrier with a surface area of 700-950 m 2 /g and a pore volume of 0.60-0.70 cc. cm/g, and the proportion of nickel is 6-19 wt.%, and the proportion of at least one promoter is 0.2-5 wt.% with respect to the media.

[0071] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложена каталитическая композиция, содержащая: (a) никель; (b) по меньшей мере, один промотор в виде комбинации Cu и Zn; и (c) пропаренный биоуголь в качестве носителя с площадью поверхности 700-950 м2/г и объемом пор 0,60-0,70 куб. см/г, причем доля никеля составляет 6-19 масс.%, а доля, по меньшей мере, одного промотора составляет 0,2-5 масс.% по отношению к носителю, причем доля Cu составляет 0,4-4 масс. %, а доля Zn составляет 0,4-4 масс. % по отношению к носителю. [0071] In one embodiment, the present invention provides a catalyst composition comprising: (a) nickel; (b) at least one promoter in the form of a combination of Cu and Zn; and (c) steamed biochar as a carrier with a surface area of 700-950 m 2 /g and a pore volume of 0.60-0.70 cc. cm/g, and the proportion of Nickel is 6-19 wt.%, and the proportion of at least one promoter is 0.2-5 wt.% with respect to the carrier, and the proportion of Cu is 0.4-4 wt. %, and the proportion of Zn is 0.4-4 wt. % relative to the carrier.

[0072] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложена каталитическая композиция, содержащая: (a) никель; (b) по меньшей мере, один промотор в виде комбинации Cu и Zn; и (c) пропаренный биоуголь в качестве носителя с площадью поверхности 700-950 м2/г и объемом пор 0,60-0,70 куб. см/г, полученный путем нагревания исходного сырья, представляющего собой опилки, рисовую солому, рисовую шелуху, выжимки сахарного тростника, другие сельскохозяйственные отходы или их комбинации, причем доля никеля составляет 6-19 масс.%, а доля, по меньшей мере, одного промотора составляет 0,2-5 масс.% по отношению к носителю. [0072] In one embodiment, the present invention provides a catalyst composition comprising: (a) nickel; (b) at least one promoter in the form of a combination of Cu and Zn; and (c) steamed biochar as a carrier with a surface area of 700-950 m 2 /g and a pore volume of 0.60-0.70 cc. cm / g, obtained by heating the feedstock, which is sawdust, rice straw, rice husk, sugar cane pomace, other agricultural waste, or combinations thereof, with the proportion of nickel being 6-19 wt.%, and the proportion of at least one the promoter is 0.2-5 wt.% relative to the carrier.

[0073] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложена каталитическая композиция, содержащая: (a) никель; (b) по меньшей мере, один промотор в виде комбинации Cu и Zn, причем доля Cu составляет 0,4-4 масс. %, а доля Zn составляет 0,4-4 масс. % по отношению к носителю; и (c) пропаренный биоуголь в качестве носителя с площадью поверхности 700-950 м2/г и объемом пор 0,60-0,70 куб. см/г, полученный путем нагревания исходного сырья, представляющего собой опилки, рисовую солому, рисовую шелуху, выжимки сахарного тростника, другие сельскохозяйственные отходы или их комбинации, причем доля никеля составляет 6-19 масс.%. [0073] In one embodiment, the present invention provides a catalyst composition comprising: (a) nickel; (b) at least one promoter in the form of a combination of Cu and Zn, and the proportion of Cu is 0.4-4 wt. %, and the proportion of Zn is 0.4-4 wt. % relative to the carrier; and (c) steamed biochar as a carrier with a surface area of 700-950 m 2 /g and a pore volume of 0.60-0.70 cc. cm / g, obtained by heating the feedstock, which is sawdust, rice straw, rice husk, sugar cane pomace, other agricultural waste, or combinations thereof, and the proportion of Nickel is 6-19 wt.%.

[0074] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ изготовления каталитической композиции, раскрытой в настоящем документе, причем способ содержит следующие этапы: (a) введение в контакт соли никеля и соли, по меньшей мере, одного промотора для получения смеси; (b) пропитывание носителя смесью для получения пропитанного каталитического материала; и (c) прокаливание пропитанного каталитического материала для получения каталитической композиции. [0074] In one embodiment, the present invention provides a method for making the catalyst composition disclosed herein, the method comprising the steps of: (a) contacting a nickel salt and a salt of at least one promoter to form a mixture; (b) impregnating the carrier with the mixture to form an impregnated catalyst material; and (c) calcining the impregnated catalyst material to form a catalyst composition.

[0075] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ изготовления каталитической композиции, раскрытый в настоящем документе, причем, по меньшей мере, один промотор представляет собой Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt или их комбинацию. [0075] In one embodiment, the present invention provides a method for making the catalyst composition disclosed herein, wherein at least one promoter is Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd , Ag, Pt or a combination thereof.

[0076] В одном из вариантов осуществления настоящего раскрытия предложен способ изготовления каталитической композиции, раскрытой в настоящем документе, причем способ содержит следующие этапы: (a) введение в контакт соли никеля и соли, по меньшей мере, одного промотора при температуре 30-35oC в течение 40-120 минут для получения смеси; (b) пропитывание носителя смесью при температуре 30-35oC в течение 40-120 минут для получения пропитанного каталитического материала; (c) прокаливание пропитанного каталитического материала в инертной атмосфере при температуре 530-570oC в течение 250-350 минут для получения каталитической композиции. [0076] In one embodiment, the present disclosure provides a method for making the catalyst composition disclosed herein, the method comprising the steps of: (a) contacting a nickel salt and a salt of at least one promoter at a temperature of 30-35 ° C for 40-120 minutes to obtain a mixture; (b) impregnating the carrier with the mixture at a temperature of 30-35 ° C. for 40-120 minutes to obtain an impregnated catalyst material; (c) calcining the impregnated catalyst material in an inert atmosphere at 530-570 ° C. for 250-350 minutes to obtain a catalyst composition.

[0077] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ изготовления каталитической композиции, раскрытой в настоящем документе, причем способ содержит следующие этапы: (a) введение в контакт соли никеля и соли, по меньшей мере, одного промотора для получения смеси; (b) пропитывание носителя смесью для получения пропитанного каталитического материала; и (c) прокаливание пропитанного каталитического материала для получения каталитической композиции, причем носитель представляет собой пропаренный биоуголь, полученный путем пропаривания исходного сырья, представляющего собой опилки, рисовую солому, рисовую шелуху, выжимки сахарного тростника, другие сельскохозяйственные отходы и их комбинации при температуре 700-900°C в течение 5-10 часов. [0077] In one embodiment, the present invention provides a method for making the catalyst composition disclosed herein, the method comprising the steps of: (a) contacting a nickel salt and a salt of at least one promoter to form a mixture; (b) impregnating the carrier with the mixture to form an impregnated catalyst material; and (c) calcining the impregnated catalyst material to form a catalyst composition, wherein the carrier is steamed biochar obtained by steaming a feedstock of sawdust, rice straw, rice husks, sugar cane pomace, other agricultural waste, and combinations thereof at a temperature of 700- 900°C for 5-10 hours.

[0078] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ изготовления каталитической композиции, раскрытой в настоящем документе, причем способ содержит следующие этапы: (a) введение в контакт соли никеля и соли, по меньшей мере, одного промотора для получения смеси; (b) пропитывание носителя смесью для получения пропитанного катализатора; (c) сушка пропитанного каталитического материала для получения высушенного катализатора; и (d) прокаливание высушенного катализатора для получения каталитической композиции. [0078] In one embodiment, the present invention provides a method for making the catalyst composition disclosed herein, the method comprising the steps of: (a) contacting a nickel salt and a salt of at least one promoter to form a mixture; (b) impregnating the carrier with the mixture to form an impregnated catalyst; (c) drying the impregnated catalyst material to obtain a dried catalyst; and (d) calcining the dried catalyst to obtain a catalyst composition.

[0079] В одном из вариантов осуществления настоящего раскрытия предложен способ изготовления каталитической композиции, раскрытой в настоящем документе, причем способ содержит следующие этапы: (a) введение в контакт соли никеля и соли, по меньшей мере, одного промотора при температуре 30-35oC в течение 40-120 минут для получения смеси; (b) пропитывание носителя смесью при температуре 30-35oC в течение 40-120 минут для получения пропитанного каталитического материала; (c) сушка пропитанного каталитического материала при температуре 90-120oC в течение 47-50 часов для получения высушенного катализатора; и (d) прокаливание высушенного катализатора в инертной атмосфере при температуре 530-570oC в течение 250-350 минут для получения каталитической композиции. [0079] In one embodiment, the present disclosure provides a method for making the catalyst composition disclosed herein, the method comprising the steps of: (a) contacting a nickel salt and a salt of at least one promoter at a temperature of 30-35 ° C for 40-120 minutes to obtain a mixture; (b) impregnating the carrier with the mixture at a temperature of 30-35 ° C. for 40-120 minutes to obtain an impregnated catalyst material; (c) drying the impregnated catalyst material at 90-120 ° C. for 47-50 hours to obtain a dried catalyst; and (d) calcining the dried catalyst in an inert atmosphere at a temperature of 530-570 o C for 250-350 minutes to obtain a catalyst composition.

[0080] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ изготовления каталитической композиции, раскрытой настоящем документе, в которой соль никеля представляет собой нитрат никеля, сульфат никеля, фосфат никеля, карбонат никеля, бикарбонат никеля, галогенид никеля, гидроксид никеля, сульфид никеля, карбид никеля, нитрид никеля, оксид никеля, карбоксилат никеля или их смесь. [0080] In one embodiment, the present invention provides a process for making the catalyst composition disclosed herein, wherein the nickel salt is nickel nitrate, nickel sulfate, nickel phosphate, nickel carbonate, nickel bicarbonate, nickel halide, nickel hydroxide, nickel sulfide, nickel carbide, nickel nitride, nickel oxide, nickel carboxylate, or a mixture thereof.

[0081] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ изготовления каталитической композиции, раскрытой в настоящем документе, в котором соль, по меньшей мере, одного промотора представляет собой нитрат, сульфат, фосфат, карбонат, бикарбонат, галогенид, гидроксид, сульфид, карбид, нитрид, оксид, карбоксилат или их смесь, и в котором, по меньшей мере, один промотор представляет собой Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt или их комбинацию. [0081] In one embodiment, the present invention provides a process for making the catalyst composition disclosed herein, wherein the salt of at least one promoter is a nitrate, sulfate, phosphate, carbonate, bicarbonate, halide, hydroxide, sulfide, carbide , nitride, oxide, carboxylate, or a mixture thereof, and in which at least one promoter is Cu, Zn, Mo, Co, Mg, Ce, Ti, Zr, Fe, Pd, Ag, Pt, or a combination thereof.

[0082] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ изготовления каталитической композиции, раскрытой в настоящем документе, в котором соль, по меньшей мере, одного промотора представляет собой нитрат, сульфат, фосфат, карбонат, бикарбонат, галогенид, гидроксид, сульфид, карбид, нитрид, оксид, карбоксилат или их смесь, и в котором, по меньшей мере, один промотор представляет собой Cu, Zn или их комбинацию. В другом варианте осуществления настоящего изобретения соль, по меньшей мере, одного промотора представляет собой нитрат, а, по меньшей мере, один промотор представляет собой комбинацию Cu и Zn. [0082] In one embodiment, the present invention provides a process for making the catalyst composition disclosed herein, wherein the salt of at least one promoter is a nitrate, sulfate, phosphate, carbonate, bicarbonate, halide, hydroxide, sulfide, carbide , nitride, oxide, carboxylate, or a mixture thereof, and in which at least one promoter is Cu, Zn, or a combination thereof. In another embodiment of the present invention, the salt of at least one promoter is a nitrate and at least one promoter is a combination of Cu and Zn.

[0083] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ получения газообразного водорода из легкого углеводорода, содержащий следующие этапы: (a) добавление каталитической композиции, раскрытой в настоящем документе, в реактор; (b) пропускание легкого углеводорода над слоем катализатора при температуре 300-750°C и атмосферном давлении в течение 20-50 часов; и (c) получение потока продукта, содержащего газообразный водород, причем каталитическая композиция содержит пропаренный биоуголь или равновесный катализатор в качестве носителя. В другом варианте осуществления настоящего изобретения пропускание легкого углеводорода над слоем катализатора осуществляют при температуре 400-700°C и атмосферном давлении в течение 20-50 часов. В другом варианте осуществления настоящего изобретения пропускание легкого углеводорода над слоем катализатора осуществляют при температуре 500-600°C и атмосферном давлении в течение 20-50 часов. В другом варианте осуществления настоящего изобретения пропускание легкого углеводорода над слоем катализатора осуществляют при температуре 400-600°C и атмосферном давлении в течение 21-46 часов. [0083] In one embodiment, the present invention provides a process for producing hydrogen gas from a light hydrocarbon comprising the steps of: (a) adding the catalyst composition disclosed herein to a reactor; (b) passing a light hydrocarbon over the catalyst bed at a temperature of 300-750°C and atmospheric pressure for 20-50 hours; and (c) obtaining a product stream containing gaseous hydrogen, and the catalyst composition contains steamed biochar or equilibrium catalyst as a carrier. In another embodiment of the present invention, the passage of a light hydrocarbon over the catalyst bed is carried out at a temperature of 400-700°C and atmospheric pressure for 20-50 hours. In another embodiment of the present invention, the passage of light hydrocarbon over the catalyst bed is carried out at a temperature of 500-600°C and atmospheric pressure for 20-50 hours. In another embodiment of the present invention, the passage of a light hydrocarbon over the catalyst bed is carried out at a temperature of 400-600°C and atmospheric pressure for 21-46 hours.

[0084] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ получения газообразного водорода из легкого углеводорода, раскрытый в настоящем документе, причем поток продукта, по существу, не содержит монооксида углерода и диоксида углерода. [0084] In one embodiment, the present invention provides a process for producing hydrogen gas from a light hydrocarbon disclosed herein, wherein the product stream is substantially free of carbon monoxide and carbon dioxide.

[0085] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ получения газообразного водорода из легкого углеводорода, раскрытый в настоящем документе, причем поток продукта не содержит монооксида углерода и диоксида углерода. [0085] In one embodiment, the present invention provides a process for producing hydrogen gas from a light hydrocarbon disclosed herein, wherein the product stream is free of carbon monoxide and carbon dioxide.

[0086] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ получения газообразного водорода из легкого углеводорода, содержащий следующие этапы: (a) добавление каталитической композиции, раскрытой в настоящем документе, в реактор; (b) пропускание легкого углеводорода над слоем катализатора при температуре 300-750°C и атмосферном давлении в течение 20-50 часов; и (c) получение потока продукта, содержащего газообразный водород, причем способ производит газообразный водород в количестве 10-30% от общего содержания легкого углеводорода. [0086] In one embodiment, the present invention provides a process for producing hydrogen gas from a light hydrocarbon comprising the steps of: (a) adding the catalyst composition disclosed herein to a reactor; (b) passing a light hydrocarbon over the catalyst bed at a temperature of 300-750°C and atmospheric pressure for 20-50 hours; and (c) obtaining a product stream containing gaseous hydrogen, wherein the process produces hydrogen gas in an amount of 10-30% of the total light hydrocarbon content.

[0087] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ получения газообразного водорода из легкого углеводорода, содержащий следующие этапы: (a) добавление каталитической композиции, раскрытой в настоящем документе, в реактор; (b) пропускание легкого углеводорода над слоем катализатора при температуре 300-750°C и атмосферном давлении в течение 20-50 часов; и (c) получение потока продукта, содержащего газообразный водород, причем поток продукта обрабатывают для получения углеродных нанотрубок, а каталитическая композиция содержит пропаренный биоуголь или равновесный катализатор в качестве носителя. [0087] In one embodiment, the present invention provides a process for producing hydrogen gas from a light hydrocarbon comprising the steps of: (a) adding the catalyst composition disclosed herein to a reactor; (b) passing a light hydrocarbon over the catalyst bed at a temperature of 300-750°C and atmospheric pressure for 20-50 hours; and (c) obtaining a product stream containing hydrogen gas, and the product stream is processed to obtain carbon nanotubes, and the catalyst composition contains steamed biochar or equilibrium catalyst as a support.

[0088] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ получения газообразного водорода из легкого углеводорода, содержащий следующие этапы: (a) добавление каталитической композиции, раскрытой в настоящем документе, в реактор; (b) пропускание легкого углеводорода над слоем катализатора при температуре 300-750°C и атмосферном давлении в течение 20-50 часов; и (c) получение потока продукта, содержащего газообразный водород, причем способ производит газообразный водород в количестве 10-30% от общего содержания легкого углеводорода, причем поток продукта обрабатывают для получения углеродных нанотрубок. [0088] In one embodiment, the present invention provides a process for producing hydrogen gas from a light hydrocarbon comprising the steps of: (a) adding the catalyst composition disclosed herein to a reactor; (b) passing a light hydrocarbon over the catalyst bed at a temperature of 300-750°C and atmospheric pressure for 20-50 hours; and (c) obtaining a product stream containing hydrogen gas, the process producing hydrogen gas in an amount of 10-30% of the total light hydrocarbon content, the product stream being treated to produce carbon nanotubes.

[0089] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ получения газообразного водорода из легкого углеводорода с получением потока продукта, содержащего газообразный водород, причем поток продукта обрабатывают для получения многостенных углеродных нанотрубок с отношением ID/IG 0,5 - 2,5. [0089] In one embodiment, the present invention provides a process for producing hydrogen gas from a light hydrocarbon to produce a product stream containing hydrogen gas, wherein the product stream is treated to produce multi-walled carbon nanotubes with an ID/IG ratio of 0.5-2.5.

[0090] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ получения газообразного водорода из легкого углеводорода, содержащий следующие этапы: (a) добавление каталитической композиции, раскрытой в настоящем документе, в реактор; (b) пропускание легкого углеводорода над слоем катализатора при температуре 300-750°C и атмосферном давлении в течение 20-50 часов; (c) получение потока продукта, содержащего газообразный водород и смесь; и (d) обработка смеси для получения углеродных нанотрубок. В другом варианте осуществления настоящего изобретения пропускание легкого углеводорода над слоем катализатора осуществляют при температуре 400-700°C и атмосферном давлении в течение 21-48 часов. В другом варианте осуществления настоящего изобретения пропускание легкого углеводорода над слоем катализатора осуществляют при температуре 500-600°C и атмосферном давлении в течение 22-46 часов. [0090] In one embodiment, the present invention provides a process for producing hydrogen gas from a light hydrocarbon comprising the steps of: (a) adding the catalyst composition disclosed herein to a reactor; (b) passing a light hydrocarbon over the catalyst bed at a temperature of 300-750°C and atmospheric pressure for 20-50 hours; (c) obtaining a product stream containing hydrogen gas and a mixture; and (d) processing the mixture to produce carbon nanotubes. In another embodiment of the present invention, the passage of a light hydrocarbon over the catalyst bed is carried out at a temperature of 400-700°C and atmospheric pressure for 21-48 hours. In another embodiment of the present invention, the passage of a light hydrocarbon over the catalyst bed is carried out at a temperature of 500-600°C and atmospheric pressure for 22-46 hours.

[0091] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ получения углеродных нанотрубок из легкого углеводорода, раскрытый в настоящем документе, причем поток продукта, по существу, не содержит монооксида углерода и диоксида углерода. [0091] In one embodiment, the present invention provides a process for producing carbon nanotubes from a light hydrocarbon disclosed herein, wherein the product stream is substantially free of carbon monoxide and carbon dioxide.

[0092] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ получения газообразного водорода из легкого углеводорода, раскрытый в настоящем документе, причем легкий углеводород не ограничивается алифатическим углеводородом, но может также представлять собой ароматический и / или алициклический углеводород при условии, что углеводороды допускают разложение с образованием водорода. Алифатические углеводороды могут иметь от 1 до 20 атомов углерода, более предпочтительно от 1 до 12 атомов углерода, и представлять собой, в частности декан, нонан, гептан, пентан, изопентан, или нефтяные фракции, такие как нафта и сжиженный нефтяной газ (СНГ). Ароматические углеводороды могут иметь от 5 до 16 атомов углерода и представлять собой, в частности, бензол, тетралин, этилбензол, ксилол или толуол. Алициклические углеводороды могут иметь от 3 до 12 атомов углерода и представлять собой, в частности, циклопентан, циклобутен, циклопропан, циклогептан или этилциклопентан. [0092] In one embodiment, the present invention provides a process for producing hydrogen gas from a light hydrocarbon disclosed herein, wherein the light hydrocarbon is not limited to an aliphatic hydrocarbon, but may also be an aromatic and/or alicyclic hydrocarbon, provided that the hydrocarbons are decomposable with the formation of hydrogen. Aliphatic hydrocarbons may have from 1 to 20 carbon atoms, more preferably from 1 to 12 carbon atoms, and be in particular decane, nonane, heptane, pentane, isopentane, or petroleum fractions such as naphtha and liquefied petroleum gas (LPG) . Aromatic hydrocarbons may have from 5 to 16 carbon atoms and be, in particular, benzene, tetralin, ethylbenzene, xylene or toluene. Alicyclic hydrocarbons may have from 3 to 12 carbon atoms and be in particular cyclopentane, cyclobutene, cyclopropane, cycloheptane or ethylcyclopentane.

[0093] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ получения углеродных нанотрубок из легкого углеводорода, раскрытый в настоящем документе, причем чистота углеродных нанотрубок составляет 90-99%. [0093] In one embodiment, the present invention provides a process for producing carbon nanotubes from a light hydrocarbon disclosed herein, wherein the purity of the carbon nanotubes is 90-99%.

[0094] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ одновременного получения углеродных нанотрубок и газообразного водорода из легкого углеводорода, раскрытый в настоящем документе, причем легкий углеводород представляет собой метан, этан, пропан, бутан, этилен, ацетилен или их комбинации. [0094] In one embodiment, the present invention provides a process for simultaneously producing carbon nanotubes and hydrogen gas from a light hydrocarbon disclosed herein, wherein the light hydrocarbon is methane, ethane, propane, butane, ethylene, acetylene, or combinations thereof.

[0095] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ одновременного получения углеродных нанотрубок и газообразного водорода из легкого углеводорода, раскрытый в настоящем документе, причем поток продукта не содержит монооксида углерода и диоксида углерода. [0095] In one embodiment, the present invention provides a process for simultaneously producing carbon nanotubes and hydrogen gas from a light hydrocarbon disclosed herein, wherein the product stream is free of carbon monoxide and carbon dioxide.

[0096] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ одновременного получения углеродных нанотрубок и газообразного водорода из легкого углеводорода, раскрытый в настоящем документе, причем поток продукта, по существу, не содержит монооксида углерода и диоксида углерода. [0096] In one embodiment, the present invention provides a method for simultaneously producing carbon nanotubes and hydrogen gas from a light hydrocarbon disclosed herein, wherein the product stream is substantially free of carbon monoxide and carbon dioxide.

[0097] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ получения углеродных нанотрубок из легкого углеводорода, раскрытый в настоящем документе, причем легкий углеводород представляет собой метан, этан, пропан, бутан, этилен, ацетилен или их комбинации. [0097] In one embodiment, the present invention provides a process for producing carbon nanotubes from a light hydrocarbon disclosed herein, wherein the light hydrocarbon is methane, ethane, propane, butane, ethylene, acetylene, or combinations thereof.

[0098] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ получения газообразного водорода из легкого углеводорода, раскрытый в настоящем документе, причем легкий углеводород представляет собой метан, этан, пропан, бутан, этилен, ацетилен или их комбинации. [0098] In one embodiment, the present invention provides a process for producing hydrogen gas from a light hydrocarbon disclosed herein, wherein the light hydrocarbon is methane, ethane, propane, butane, ethylene, acetylene, or combinations thereof.

[0099] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ получения углеродных нанотрубок из легкого углеводорода, раскрытый в настоящем документе, причем реактор представляет собой реактор с псевдоожиженным слоем, реактор с подвижным слоем, реактор с неподвижным слоем или реактор с вращающимся слоем. В другом варианте осуществления настоящего изобретения реактор представляет собой реактор с псевдоожиженным слоем. [0099] In one embodiment, the present invention provides a process for producing carbon nanotubes from a light hydrocarbon disclosed herein, wherein the reactor is a fluidized bed reactor, a moving bed reactor, a fixed bed reactor, or a rotating bed reactor. In another embodiment of the present invention, the reactor is a fluidized bed reactor.

[00100] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ получения газообразного водорода из легкого углеводорода, раскрытый в настоящем документе, причем реактор представляет собой реактор с псевдоожиженным слоем, реактор с подвижным слоем, реактор с неподвижным слоем или реактор с вращающимся слоем. В другом варианте осуществления настоящего изобретения реактор представляет собой реактор с псевдоожиженным слоем. [00100] In one embodiment, the present invention provides a process for producing hydrogen gas from a light hydrocarbon disclosed herein, wherein the reactor is a fluidized bed reactor, a moving bed reactor, a fixed bed reactor, or a rotating bed reactor. In another embodiment of the present invention, the reactor is a fluidized bed reactor.

[00101] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ получения углеродных нанотрубок из легкого углеводорода, содержащий следующие этапы: (a) добавление каталитической композиции, раскрытой в настоящем документе, в реактор; (b) пропускание легкого углеводорода над слоем катализатора при температуре 300-750°C и атмосферном давлении в течение 20-50 часов; (c) получение потока продукта, содержащего газообразный водород и смесь; и (d) обработка смеси для получения углеродных нанотрубок, осуществляемая одним из следующих способов: кислотная обработка, промывка, сушка или их комбинации. [00101] In one embodiment, the present invention provides a process for producing carbon nanotubes from a light hydrocarbon, comprising the steps of: (a) adding the catalyst composition disclosed herein to a reactor; (b) passing a light hydrocarbon over the catalyst bed at a temperature of 300-750°C and atmospheric pressure for 20-50 hours; (c) obtaining a product stream containing gaseous hydrogen and a mixture; and (d) treating the mixture to produce carbon nanotubes by one of the following methods: acid treatment, washing, drying, or combinations thereof.

[00102] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ получения углеродных нанотрубок из легкого углеводорода, содержащий следующие этапы: (a) добавление каталитической композиции, раскрытой в настоящем документе, в реактор; (b) пропускание легкого углеводорода над слоем катализатора при температуре 300-750°C и атмосферном давлении в течение 20-50 часов; (c) получение потока продукта, содержащего газообразный водород и смесь; и (d) обработка смеси для получения углеродных нанотрубок, причем углеродные нанотрубки представляют собой многостенные углеродные нанотрубки с отношением ID/IG от 0,5 до 2,5. В другом варианте осуществления настоящего изобретения углеродные нанотрубки представляют собой многостенные углеродные нанотрубки с отношением ID/IG от 0,7 до 2,5. В другом варианте осуществления настоящего изобретения углеродные нанотрубки представляют собой многостенные углеродные нанотрубки с отношением ID/IG от 1,0 до 2,5. [00102] In one embodiment, the present invention provides a process for producing carbon nanotubes from a light hydrocarbon, comprising the steps of: (a) adding the catalyst composition disclosed herein to a reactor; (b) passing a light hydrocarbon over the catalyst bed at a temperature of 300-750°C and atmospheric pressure for 20-50 hours; (c) obtaining a product stream containing hydrogen gas and a mixture; and (d) processing the mixture to produce carbon nanotubes, wherein the carbon nanotubes are multi-walled carbon nanotubes with an ID/IG ratio of 0.5 to 2.5. In another embodiment of the present invention, the carbon nanotubes are multi-walled carbon nanotubes with an ID/IG ratio of 0.7 to 2.5. In another embodiment of the present invention, the carbon nanotubes are multi-walled carbon nanotubes with an ID/IG ratio of 1.0 to 2.5.

[00103] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложено использование каталитической композиции, раскрытой в настоящем документе, для получения газообразного водорода и углеродных нанотрубок. [00103] In one embodiment, the present invention provides for the use of the catalyst composition disclosed herein to produce hydrogen gas and carbon nanotubes.

[00104] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения каталитическая композиция может быть незначительно изменена для получения различных форм углеродсодержащих продуктов, которые могут быть осаждены отдельно или вместе с отработанным катализатором, причем углеродсодержащий продукт может представлять собой ОУНТ, МУНТ, углеродные нанолуковицы, углеродные нанокольца, графитовый углерод, аморфный углерод или их комбинации. [00104] In one of the embodiments of the present invention, the catalyst composition can be slightly modified to obtain various forms of carbon-containing products that can be deposited separately or together with the spent catalyst, and the carbon-containing product can be SWCNTs, MWCNTs, carbon nano-onions, carbon nano-rings, graphitic carbon, amorphous carbon, or combinations thereof.

[00105] Хотя предмет изобретения был достаточно подробно описан со ссылкой на некоторые примеры и варианты его осуществления, возможны и другие варианты осуществления. [00105] While the subject matter has been described in sufficient detail with reference to certain examples and embodiments, other embodiments are possible.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

[00106] Ниже раскрытие будет проиллюстрировано используемыми образцами, предназначенными для иллюстрации работы изобретения и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения. Если не указано иное, все технические и научные термины, используемые в настоящем документе, имеют значение, обычно используемое специалистами в области техники, к которой относится данное изобретение. Хотя в практическом применении раскрытых способов и композиций могут быть использованы способы и материалы, аналогичные или эквивалентные описанным в настоящем документе, в настоящем документе приведены примеры способов, устройств и материалов. Следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается описанными способами и экспериментальными условиями при условии применимости таких способов и условий. [00106] Below, the disclosure will be illustrated by the examples used, intended to illustrate the operation of the invention and are not intended to limit the scope of the present invention. Unless otherwise indicated, all technical and scientific terms used herein have the meaning commonly used by those skilled in the art to which this invention pertains. Although methods and materials similar or equivalent to those described herein may be used in the practice of the disclosed methods and compositions, examples of methods, devices and materials are provided herein. It should be understood that the present invention is not limited to the described methods and experimental conditions, provided that such methods and conditions are applicable.

[00107] Используемые и неиспользуемые образцы, раскрытые в последующих разделах, подчеркивают критичность рабочих процентных соотношений различных компонентов, т.е. никеля, промотора и носителя, для получения каталитической композиции согласно настоящему изобретению. Кроме того, указано на критическое значение присутствия всех компонентов для достижения нужной каталитической активности. Отсутствие любого из указанных выше компонентов или замена их на любой другой компонент существенно влияет на каталитическую активность, необходимый процент H2 в выделяющемся газе и чистоту полученных из него углеродных нанотрубок. [00107] The used and unused samples disclosed in the following sections highlight the criticality of the working percentages of the various components, i.e. nickel, promoter and carrier, to obtain a catalyst composition according to the present invention. In addition, the critical importance of the presence of all components to achieve the desired catalytic activity is indicated. The absence of any of the above components or their replacement with any other component significantly affects the catalytic activity, the required percentage of H 2 in the evolved gas, and the purity of carbon nanotubes obtained from it.

Материалы и способыMaterials and methods

[00108] Биоуголь был получен в результате быстрого пиролиза опилок в реакторе экспериментальной установки. Равновесный катализатор ЖКК был приобретен на рынке. Оборудование для растровой электронной микроскопии и энергодисперсионного рентгеновского анализа было приобретено у компании Jeol, Корея. Оборудование для термогравиметрического анализа было приобретено у компании TA instruments, США. Рамановский анализатор был приобретен у компании Rinissaw, Великобритания. Реактор с неподвижным слоем был разработан отделом исследований и разработок HPCL. [00108] Biochar was obtained by rapid pyrolysis of sawdust in the reactor of the pilot plant. An equilibrium FCC catalyst was purchased from the market. Equipment for scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray analysis was purchased from Jeol, Korea. Equipment for thermogravimetric analysis was purchased from TA instruments, USA. The Raman analyzer was purchased from Rinissaw, UK. The fixed bed reactor was developed by the R&D department of HPCL.

ПРИМЕР 1EXAMPLE 1

Изготовление и характеристики катализатораCatalyst fabrication and characteristics

[00109] Была проведена серия экспериментов для оценки влияния различных переменных, включая долю содержания металла, носитель и расход катализатора, на общую производительность катализатора с точки зрения объемного содержания H2, полученного в виде выделяющегося газа, и чистоты углеродных нанотрубок, полученных одновременно. Для этого были синтезированы различные катализаторы, состав которых указан в таблице 1, после чего подвергнуты воздействию реакторной системы с псевдоожиженным слоем для производства водорода путем преобразования метана (природного газа). [00109] A series of experiments were conducted to evaluate the effect of various variables, including metal fraction, carrier, and catalyst consumption, on overall catalyst performance in terms of H 2 volume content produced as effluent gas and carbon nanotube purity produced simultaneously. For this, various catalysts were synthesized, the composition of which is shown in Table 1, and then subjected to a fluidized bed reactor system to produce hydrogen by converting methane (natural gas).

Пример 1.1: Изготовление каталитической композицииExample 1.1: Manufacture of a Catalyst Composition

[00110] Катализатор на основе металлического никеля изготовили методом мокрой пропитки. Ni(NO3)2⋅6H2O, Cu(NO3)2⋅3H2O и Zn(NO3)2⋅6H2O использовали в качестве солей-предшественников металлов для введения никеля, меди и цинка в раствор. Измеренные количества Cu(NO3)2⋅3H2O и Zn(NO3)2⋅6H2O (рассчитанные по конечному массовому содержанию металла в готовом катализаторе) смешивали с деминерализованной водой. Необходимое количество Ni(NO3)2⋅6H2O добавили к дистиллированной воде в конической колбе объемом 500 мл и нагрели до температуры примерно 30°C, которую поддерживали в течение 1 часа при непрерывном перемешивании для получения смеси. С другой стороны, активированный биоуголь изготовили путем пропаривания биоугля при температуре 800°C в течение 8 часов. Полученный пропаренный биоуголь имел площадь поверхности по БЭТ 860 м2/г с большим объемом пор 0,66 куб.см/г, в то время как биоуголь до пропаривания имел незначительную площадь поверхности и пористость. После этого в ту же коническую колбу для пропитки катализатора добавили отмеренное количество пропаренного биоугля, и полученный раствор перемешивали в течение 1 часа при температуре примерно 30°C. Затем смешанный раствор перенесли в круглодонную колбу емкостью 1000 мл и снова перемешивали при 70-80 об/мин в ротационном паровом устройстве для удаления воды из продукта. Далее пропитанный материал катализатора высушили в печи при 110°C в течение 48 часов, прокалили при 550°C в инертной атмосфере в течение 5 часов для получения готового катализатора, который впоследствии измельчили и просеяли для получения псевдоожиженных частиц в диапазоне от 45 до 150 микрон. [00110] The nickel metal catalyst was made by wet impregnation. Ni(NO 3 ) 2 ⋅6H 2 O, Cu(NO 3 ) 2 ⋅3H 2 O, and Zn(NO 3 ) 2 ⋅6H 2 O were used as metal precursor salts to introduce nickel, copper, and zinc into the solution. The measured amounts of Cu(NO 3 ) 2 ⋅3H 2 O and Zn(NO 3 ) 2 ⋅6H 2 O (calculated from the final mass content of the metal in the finished catalyst) were mixed with demineralized water. The required amount of Ni(NO 3 ) 2 ⋅6H 2 O was added to distilled water in a 500 ml conical flask and heated to a temperature of about 30°C, which was maintained for 1 hour with continuous stirring to obtain a mixture. On the other hand, activated biochar was made by steaming biochar at 800°C for 8 hours. The resulting steamed biochar had a BET surface area of 860 m 2 /g with a large pore volume of 0.66 cc/g, while the pre-boiled biochar had negligible surface area and porosity. After that, a measured amount of steamed biochar was added to the same conical flask for impregnation of the catalyst, and the resulting solution was stirred for 1 hour at a temperature of about 30°C. The mixed solution was then transferred to a 1000 ml round bottom flask and stirred again at 70-80 rpm in a rotary steamer to remove water from the product. Next, the impregnated catalyst material was dried in an oven at 110°C for 48 hours, calcined at 550°C in an inert atmosphere for 5 hours to obtain a finished catalyst, which was subsequently crushed and sieved to obtain fluidized particles in the range of 45 to 150 microns.

Пример 1.2: Способ производства обогащенного водородом природного газаExample 1.2: Process for the production of hydrogen-enriched natural gas

[00111] На первом этапе катализатор поместили в загрузочную воронку, откуда 15 г катализатора перенесли в реактор с псевдоожиженным слоем. В рамках подготовки к проведению реакции реактор нагрели до 550oC и продули газообразным N2 с расходом 15 ст.л/час (стандартных литров в час). Затем загруженный катализатор восстановили/активировали в атмосфере обогащенного водородом природного газа/чистого водорода при температуре 550-580°C в течение 3-5 часов. После этого сетевой природный газ с регулируемым расходом (исходный газ) пропускали через слой катализатора в реакторе с неподвижным слоем, и реакция протекала в течение более чем 20 часов при температуре 550°C. Газообразный водород получили в результате каталитической реакции с природным газом, на выходе которой имеет место обогащенный водородом природный газ (H-CNG) в качестве потока продукта и отработанный катализатор, состоящий из древесного угля и углеродных нанотрубок. Другим побочным продуктом реакции стали МУНТ, которые, будучи более тяжелыми, оседали на дно реактора. Поток продукта H-CNG пропускали через циклон/высокотемпературный фильтр и собирали для дальнейшего использования, а тепло, полученное от высокотемпературного фильтра, использовали для активации катализатора. По завершении реакции в реакторе с неподвижным слоем отработанный катализатор удаляли с помощью вакуума или высокоскоростной обработки в емкость для выгрузки отработанного катализатора. Этот отработанный катализатор был также проанализирован методами термогравиметрического анализа, растровой электронной микроскопии и рамановского анализа. Через различные промежутки времени отбирали пробу получаемого газа и анализировали на газовом хроматографе с пламенно-ионизационным детектором и детектором теплопроводности. Показания датчика дифференциального давления постоянно контролировали для остановки реакции, когда осаждение УНТ на катализаторе приводило к значительному падению давления. Это в дальнейшем приводит к глушению газораспределителя. Следовательно, несмотря на то, что в некоторых случаях катализатор мог быть активным, реакция прекращалась вследствие значительного падения давления. В реакторах коммерческого типа такого явления можно избежать, используя газораспределители с кольцевым рассеиванием вместо лабораторных спеченных или сетчатых распределителей. [00111] In the first step, the catalyst was placed in a hopper, from where 15 g of the catalyst was transferred to a fluidized bed reactor. In preparation for the reaction, the reactor was heated to 550 o C and purged with gaseous N 2 with a flow rate of 15 st.l/hour (standard liters per hour). Then the loaded catalyst was reduced/activated in an atmosphere of hydrogen-rich natural gas/pure hydrogen at a temperature of 550-580°C for 3-5 hours. Thereafter, the flow controlled network natural gas (feed gas) was passed through the catalyst bed in the fixed bed reactor, and the reaction proceeded for more than 20 hours at a temperature of 550°C. Hydrogen gas was produced by a catalytic reaction with natural gas, leaving hydrogen-enriched natural gas (H-CNG) as a product stream and a spent catalyst consisting of charcoal and carbon nanotubes. Another by-product of the reaction was MWCNTs, which, being heavier, settled to the bottom of the reactor. The H-CNG product stream was passed through a cyclone/high temperature filter and collected for further use, and the heat obtained from the high temperature filter was used to activate the catalyst. After completion of the reaction in the fixed bed reactor, the spent catalyst was removed by vacuum or high speed treatment to a spent catalyst discharge vessel. This spent catalyst was also analyzed by thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy and Raman analysis. At various time intervals, a sample of the resulting gas was taken and analyzed on a gas chromatograph with a flame ionization detector and a thermal conductivity detector. The differential pressure sensor was constantly monitored to stop the reaction when the deposition of CNTs on the catalyst resulted in a significant pressure drop. This further leads to jamming of the gas distributor. Therefore, although the catalyst may have been active in some cases, the reaction was terminated due to a significant pressure drop. In commercial type reactors, this phenomenon can be avoided by using ring diffuser gas distributors instead of laboratory sintered or mesh distributors.

Пример 1.3: Состав катализатораExample 1.3: Catalyst Composition

[00112] Разработан набор катализаторов с различной долей содержания никеля и носителя. Для прогонов MS-105 и MS-106, хотя температура восстановления изменялась в пределах 550-580oC, реакцию проводили при 550°C в течение 5 часов. Для прогонов MS107-MS114 восстановление проводили при температуре 580oC в течение 6 часов, а реакцию - при 550°C. Объемное содержание H2 в выделяющемся газе H-CNG постоянно регистрировали в зависимости от длительности реакции (часов). Также измеряли массу собранного отработанного катализатора и % чистоты углерода в осажденных на нем углеродных нанотрубках. В таблице 1 приведены максимальные и минимальные значения полученного объемного содержания H2 в выделяющихся газах при использовании катализаторов с различным массовым содержанием никеля, меди и цинка. В качестве носителя катализатора использовали пропаренный биоуголь с окисью алюминия (Al2O3), активированный уголь и равновесный катализатор. В то время как большинство катализаторов загружали при часовой объемной скорости газа 2 л/г/ч, MS106 был загружен при часовой объемной скорости газа 1,66 л/г/ч. Плотность свежего катализатора с окисью алюминия составляла 888 кг/м3, а плотность отработанного катализатора - 389,8 кг/м3. Плотность свежего катализатора с пропаренным биоуглем составляла 250-350 кг/м3, а плотность отработанного катализатора - 150-250 кг/м3. По мере протекания реакции плотность частиц снижалась, вследствие чего они уплотнялись и приводили к прекращению псевдоожижения слоя. Эксперименты с MS105-108 были прекращены после нескольких часов подачи метана. Для возобновления эксперимента была проведена продувка водородом в течение 1 часа, так как реактор охлаждался в среде N2 в течение ночи. Следовательно, на фиг. 1 наблюдается колебание содержания H2 в выделяющихся газах. Начиная с MS109 и далее до MS114, эксперименты проводились в круглосуточном режиме работы установки без выходных. Это позволило добиться стабильного преобразования. [00112] Developed a set of catalysts with different proportions of nickel and support. For runs MS-105 and MS-106, although the reduction temperature varied between 550-580 ° C., the reaction was carried out at 550° C. for 5 hours. For runs MS107-MS114, reduction was carried out at a temperature of 580 o C for 6 hours, and the reaction at 550°C. The volume content of H 2 in the evolved gas H-CNG was constantly recorded depending on the duration of the reaction (hours). The mass of the collected spent catalyst and the % purity of the carbon in the carbon nanotubes deposited thereon were also measured. Table 1 shows the maximum and minimum values of the obtained volume content of H 2 in the evolved gases when using catalysts with different weight content of nickel, copper and zinc. The catalyst carrier was steamed biochar with alumina (Al 2 O 3 ), activated carbon, and an equilibrium catalyst. While most of the catalysts were loaded at an hourly gas space velocity of 2 l/g/h, MS106 was loaded at an hourly gas space velocity of 1.66 l/g/h. The density of the fresh alumina catalyst was 888 kg/m 3 and the density of the spent catalyst was 389.8 kg/m 3 . The density of the fresh catalyst with steamed biochar was 250-350 kg/m 3 and the density of the spent catalyst was 150-250 kg/m 3 . As the reaction proceeded, the density of the particles decreased, as a result of which they became denser and led to the termination of the fluidization of the bed. Experiments with MS105-108 were terminated after several hours of methane supply. To restart the experiment, a hydrogen purge was carried out for 1 hour, as the reactor was cooled in an N 2 environment overnight. Therefore, in FIG. 1, fluctuations in the content of H 2 in the evolved gases are observed. Starting from MS109 and further up to MS114, the experiments were carried out in a round-the-clock mode of operation of the setup without days off. This made it possible to achieve a stable conversion.

Figure 00000001
Figure 00000001

[00113] Прогон MS024 представлял собой контрольный эксперимент с использованием только пропаренного биоугля без какой-либо пропитки металлом. Реакцию проводили в реакторе с неподвижным слоем в течение 3 часов. Природный газ подавали по трубопроводу с расходом 10 ст.л/час, а температуру реакции для получения водорода установили равной 750°C. Полученный отработанный пропаренный биоуголь из контрольного эксперимента подвергли растровой электронной микроскопии. На фиг. 2 показано, что углерод из основы пропаренного биоугля имеет, по существу, пористую структуру с минимальным количеством углеродных нанотрубок (диаметром 40-100 нм). Кроме того, данные термогравиметрического анализа на фиг. 3, на которые повлиял углерод из пропаренного биоугля, показали низкотемпературное разложение при температуре ниже 450oC, в то время как изображения термогравиметрического анализа для других прогонов показали высокую термическую стойкость УНТ при температурах до 550oC. Кроме того, в результате прогона произведено >30 об.% H2, а также образовалось >5% парниковых газов CO и CO2, что совершенно нежелательно. Таким образом, полученные результаты обосновали несостоятельность использования только пропаренного биоугля для производства H-CNG. [00113] The MS024 run was a control experiment using only steamed biochar without any metal impregnation. The reaction was carried out in a fixed bed reactor for 3 hours. Natural gas was supplied through the pipeline at a flow rate of 10 tablespoons/hour, and the reaction temperature for producing hydrogen was set to 750°C. The resulting spent steamed biochar from the control experiment was subjected to scanning electron microscopy. In FIG. 2 shows that the carbon from the steamed biochar base has an essentially porous structure with a minimal amount of carbon nanotubes (40-100 nm in diameter). In addition, the thermogravimetric analysis data in FIG. 3, which were affected by carbon from steamed biochar, showed low temperature degradation at temperatures below 450 o C, while the thermogravimetric analysis images for other runs showed high thermal stability of CNTs at temperatures up to 550 o C. In addition, the run produced > 30 vol.% H 2 and produced >5% greenhouse gases CO and CO 2 , which is completely undesirable. Thus, the obtained results substantiated the inconsistency of using only steamed biochar for the production of H-CNG.

[00114] MS110 представлял собой контрольный эксперимент без какой-либо пропитки металлом на приобретенном на рынке активированном угле, который первоначально показал 12 об.% H2 в выделяющихся газах и снизился до 2,5 об.% H2 в последующие 5 часов. Вследствие отсутствия металла, в частности, алюминия в форме Al2O3, основа активированного угля оставалась чистой на 98%. Однако количество собранного отработанного катализатора было очень малым по сравнению с другим катализатором, загруженным в том же количестве 15 г. [00114] MS110 was a control experiment without any metal impregnation on commercially available activated carbon that initially showed 12 vol% H 2 in the outgassing and dropped to 2.5 vol% H 2 over the next 5 hours. Due to the absence of metal, in particular aluminum in the form of Al 2 O 3 , the activated carbon base remained 98% pure. However, the amount of spent catalyst collected was very small compared to another catalyst charged in the same amount of 15 g.

[00115] Прогон MS107 (20% Ni, 1,6% Cu, 1,6% Zn, неиспользуемый образец) выполняли в течение 15 часов на основе Al2O3. Несмотря на то, что этот прогон показал 10-30 об.% H2 в выделяющихся газах, реакцию не удалось продолжить через 15 часов вследствие агломерации отработанного катализатора. Кроме того, при добавлении Al2O3 отработанный катализатор имел чистоту углерода всего 70%, как показано на кривой термогравиметрического анализа на фиг. 5(а). [00115] Run MS107 (20% Ni, 1.6% Cu, 1.6% Zn, unused sample) was performed for 15 hours based on Al 2 O 3 . Although this run showed 10-30 vol.% H 2 in the evolved gases, the reaction could not continue after 15 hours due to agglomeration of the spent catalyst. In addition, when Al 2 O 3 was added, the spent catalyst had a carbon purity of only 70%, as shown in the thermogravimetric analysis curve in FIG. 5(a).

[00116] Прогон MS106 (10% Ni, 0,5% Cu, 0,5% Zn, неиспользуемый образец) выполняли на основе Al2O3 в течение 18 часов, после чего хотя и удалось собрать больше отработанного катализатора, чем в прогоне MS105, однако количество в выделяющихся газах H2 составило <10 об.%. Изображение собранного отработанного катализатора диаметром 94,1 нм под растровым электронным микроскопом показано на фиг. 5(b). Чистота УНТ в отработанном катализаторе составила 75%. Поскольку Al2O3 в качестве подложки катализатора не показал желаемых результатов, были проведены дальнейшие испытания с пропаренным биоуглем и активированным углем в качестве носителей. [00116] The MS106 run (10% Ni, 0.5% Cu, 0.5% Zn, unused sample) was run on Al 2 O 3 for 18 hours, after which, although it was possible to collect more spent catalyst than in the run MS105, however, the amount of H 2 in the evolved gases was <10 vol.%. The image of the collected spent catalyst with a diameter of 94.1 nm under a scanning electron microscope is shown in FIG. 5(b). The purity of the CNTs in the spent catalyst was 75%. Since Al 2 O 3 as a catalyst support did not show the desired results, further tests were carried out with steamed biochar and activated carbon as carriers.

[00117] Прогон MS105 (20% Ni, 1,6% Cu, 1,6% Zn, неиспользуемый образец), выполненный на пропаренном биоугле, показал >30 об.% H2 в выделяющихся газах. Прогон выполняли в течение 15 часов. Было собрано 20,51 г отработанного катализатора, то есть меньше по сравнению с другими составами катализатора. Изображение под растровым электронным микроскопом на фиг. 4(a) показывает образование углеродных нанотрубок диаметром 30-70 нм. Термогравиметрический анализ (фиг. 4(b)) для полученных УНТ показал чистоту 85%, что значительно ниже нужного диапазона. Поскольку оба катализатора MS107 и MS105 с содержанием Ni 20% независимо от носителя катализатора показали отрицательные результаты в отношении объемного содержания H2, дальнейшая работа катализатора была проверена с более низким процентным содержанием никеля. [00117] An MS105 run (20% Ni, 1.6% Cu, 1.6% Zn, unused sample) performed on steamed biochar showed >30 vol% H 2 in the off gases. The run was performed for 15 hours. 20.51 g of spent catalyst was collected, less compared to other catalyst formulations. The image under the scanning electron microscope in Fig. 4(a) shows the formation of carbon nanotubes with a diameter of 30-70 nm. Thermogravimetric analysis (FIG. 4(b)) of the obtained CNTs showed a purity of 85%, well below the desired range. Since both MS107 and MS105 catalysts with 20% Ni, regardless of the catalyst support, showed negative results in terms of H 2 volume content, further operation of the catalyst was tested with a lower nickel percentage.

[00118] Прогон MS108 (10% Ni, 0,5% Cu, 0,5% Zn, используемый образец), выполненный на основе в виде пропаренного биоугля в течение 18 часов, позволил удовлетворить требованию к объемному содержанию водорода в пределах 10-30 об.%, т.е. зафиксированный диапазон составил 18,4-26,9%. По завершении реакции было извлечено значительное количество отработанного катализатора (49 г). На фиг. 6(a) приведены изображения отработанного катализатора под растровым электронным микроскопом, на которых видно завершенное образование углеродных нанотрубок диаметром 28,2 нм. Кроме того, чистота УНТ и МУНТ также была исследована с помощью термогравиметрического анализа и рамановской спектрометрии соответственно. По результатам термогравиметрического анализа, как показано на рисунке 6(c), чистота УНТ составила 96%. Рамановские исследования на фиг. 6(a) в отношении МУНТ показали, что отношение ID/IG больше 2,0, т.е. равно 2,14. Результаты энергодисперсионного рентгеновского анализа, показанные на фиг. 6(d), дополнительно подтвердили образование катализатора в соответствующей стехиометрии. [00118] An MS108 (10% Ni, 0.5% Cu, 0.5% Zn, sample used) run on a steamed biochar base for 18 hours met the requirement for a hydrogen volume content of 10-30 vol.%, i.e. the recorded range was 18.4-26.9%. Upon completion of the reaction, a significant amount of spent catalyst (49 g) was recovered. In FIG. 6(a) shows SEM images of the spent catalyst showing completed formation of 28.2 nm diameter carbon nanotubes. In addition, the purity of CNTs and MWCNTs was also examined by thermogravimetric analysis and Raman spectrometry, respectively. According to the results of thermogravimetric analysis, as shown in Figure 6(c), the purity of CNTs was 96%. The Raman studies in Fig. 6(a) for MWCNTs showed that the ID/IG ratio is greater than 2.0, i. e. equals 2.14. The energy dispersive X-ray analysis results shown in FIG. 6(d) further confirmed the formation of the catalyst in the appropriate stoichiometry.

[00119] Прогон MS109 (10% Ni, 0,5% Cu, 0,5% Zn, используемый образец), непрерывно выполнявшийся в течение 14 часов, показал лишь незначительное снижение количества собранного отработанного катализатора. Тем не менее, содержание H2 находилось в требуемом диапазоне 10-30 об.%, а термогравиметрический анализ показал чистоту УНТ 95% (фиг. 7(c)). Уменьшение длительности прогона с 18 часов для MS108 до 14 часов для MS109 приводит к уменьшению отношения ID/IG МУНТ с 2,14 до 2,04 соответственно, как показано на рамановском спектре на фиг. 7(b). На фиг. 7(a) дополнительно показано завершенное формирование углеродных нанотрубок диаметром примерно 33 нм. [00119] A run of MS109 (10% Ni, 0.5% Cu, 0.5% Zn, sample used) continuously performed for 14 hours showed only a slight decrease in the amount of spent catalyst collected. However, the H 2 content was in the required range of 10-30% by volume, and thermogravimetric analysis showed a purity of 95% CNTs (FIG. 7(c)). Reducing the run time from 18 hours for MS108 to 14 hours for MS109 results in a decrease in the ID/IG ratio of MWCNTs from 2.14 to 2.04, respectively, as shown in the Raman spectrum in FIG. 7(b). In FIG. 7(a) further shows the completed formation of carbon nanotubes with a diameter of approximately 33 nm.

[00120] Прогон MS111 (10% Ni, 0,5% Cu, 0,5% Zn, неиспользуемый образец) выполнен для проверки эффективности доли Ni 10% на носителе, отличающемся от пропаренного биоугля. Поэтому в данном случае использовали активированный уголь, пропитанный катализатором с 10% никеля в течение 8 часов. Удивительно, но прогон показал очень низкое объемное содержание H2 в выделяющихся газах, т.е. от 2 до 3,5%. Даже при 15 г катализатора количество отработанного катализатора оставалось очень низким (11 г), и полученные УНТ также имели чистоту всего 82,5%. Таким образом, активированный уголь был признан неподходящим носителем для каталитической композиции согласно настоящему изобретению. За исключением MS110 и MS111, в остальной части отработанного катализатора присутствуют углеродные нанотрубки диаметром 30-100 нм. [00120] An MS111 run (10% Ni, 0.5% Cu, 0.5% Zn, unused sample) was performed to test the effectiveness of a 10% Ni fraction on a carrier other than steamed biochar. Therefore, in this case, activated carbon impregnated with a 10% nickel catalyst for 8 hours was used. Surprisingly, the run showed a very low volume content of H 2 in the evolved gases, ie. from 2 to 3.5%. Even with 15 g of catalyst, the amount of spent catalyst remained very low (11 g) and the resulting CNTs also had a purity of only 82.5%. Thus, activated carbon has been found to be an unsuitable carrier for the catalyst composition of the present invention. With the exception of MS110 and MS111, carbon nanotubes 30-100 nm in diameter are present in the rest of the spent catalyst.

[00121] Дальнейшие исследования катализатора, содержащего 10% никеля, были проведены с использованием равновесного катализатора ЖКК в качестве носителя катализатора. Равновесный катализатор - один из экономически эффективных и доступных бросовых носителей. В качестве контрольного эксперимента был проведен прогон MS112 (неиспользуемый образец) с использованием равновесного катализатора без пропитки металлом, который показал практически нулевое преобразование метана даже при загрузке 15 г катализатора. [00121] Further studies on the catalyst containing 10% nickel were carried out using an equilibrium FCC catalyst as a catalyst support. The equilibrium catalyst is one of the cost-effective and available waste carriers. As a control experiment, MS112 (unused sample) was run using an equilibrium catalyst without metal impregnation, which showed almost zero methane conversion even with a loading of 15 g of catalyst.

[00122] Прогон MS114 (10% Ni, 0,5% Cu, 0,5% Zn, равновесный катализатор в качестве основы, используемый образец) выполняли непрерывно в течение 45 часов. Он позволил получать стабильное объемное содержание водорода в выделяющемся газе (от 23,9 до 21,8 об.%) в течение всего времени работы, не вызывая прекращения псевдоожижения или агломерации катализатора. Отработанный катализатор был восстановлен в значительном количестве (>100 г), а полученные УНТ имели чистоту 93%, как показано на кривой термогравиметрического анализа на фиг. 8(b). На фиг. 8(a) показано изображение отработанного катализатора с образованием углеродных нанотрубок под растровым электронным микроскопом, а на фиг. 8(c) - рамановский спектр, показывающий отношение ID/IG 1,83 для полученных МУНТ. [00122] An MS114 run (10% Ni, 0.5% Cu, 0.5% Zn, equilibrium catalyst as base, sample used) was performed continuously for 45 hours. It made it possible to obtain a stable volume content of hydrogen in the evolved gas (from 23.9 to 21.8 vol.%) during the entire operation time, without causing the termination of fluidization or agglomeration of the catalyst. The spent catalyst was significantly reduced (>100 g) and the resulting CNTs were 93% pure as shown in the thermogravimetric analysis curve in FIG. 8(b). In FIG. 8(a) shows an image of a spent catalyst with carbon nanotube formation under a scanning electron microscope, and FIG. 8(c) is a Raman spectrum showing an ID/IG ratio of 1.83 for the resulting MWCNTs.

[00123] В целом, на основании вышеприведенного экспериментального анализа был сделан вывод о том, что состав катализатора с 10% никеля, 0,5% Cu и 0,5% Zn на носителе в виде пропаренного биоугля оказался наиболее эффективным в получении H-CNG с обогащением H2 в требуемом диапазоне 10-30% в течение увеличенного периода в 45 часов. Изображение собранного отработанного катализатора данного состава под растровым электронным микроскопом показало завершенное образование углеродных нанотрубок с чистотой выше 95%. Кроме того, МУНТ, полученные в ходе реакции, отличались меньшим количеством структурных дефектов, демонстрируя соотношение ID/IG >2,0, что позволяет успешно использовать их в различных областях оптики, электроники, строительства и биомедицины. Кроме того, настоящая каталитическая композиция не показала существенного выделения диоксида углерода и парниковых газов в течение всего времени протекания реакции. [00123] In general, based on the above experimental analysis, it was concluded that the catalyst composition with 10% nickel, 0.5% Cu and 0.5% Zn on a carrier in the form of steamed biochar was the most effective in obtaining H-CNG with H 2 enrichment in the required range of 10-30% over an extended period of 45 hours. Image of the collected spent catalyst of this composition under a scanning electron microscope showed the complete formation of carbon nanotubes with a purity above 95%. In addition, MWCNTs obtained in the course of the reaction were characterized by a smaller number of structural defects, demonstrating an ID/IG ratio >2.0, which allows them to be successfully used in various fields of optics, electronics, construction, and biomedicine. In addition, the present catalyst composition showed no significant emission of carbon dioxide and greenhouse gases during the entire reaction time.

ПРИМЕР 2EXAMPLE 2

Влияние снижения содержания никеляImpact of nickel reduction

[00124] Для изучения влияния сниженной доли никеля в составе катализатора был разработан состав катализатора, содержащий 5% никеля, 0,25% меди и 0,25% цинка (5:0,25:0,25) на основе в виде пропаренного биоугля. Катализатор восстанавливали при 550°C в течение 5 часов и подавали в реакторную систему с неподвижным слоем. В качестве исходного газа для выполнения преобразования использовали газообразный метан (СПГ). Данные по объемному содержанию H2 в выделяющихся газах представлены на фиг. 9(a), на которых показано не более 3,7 об.% H2, что нежелательно мало и нецелесообразно для таких энергоемких реакционных систем. Кроме того, изображение отработанного катализатора под растровым электронным микроскопом, представленное на фиг. 9(b) с разрешением 60 мкм и на фиг. 9(c) с более высоким разрешением 100 нм, показало лишь незначительное зарождение углеродных нанотрубок без выраженного образования углеродных нанотрубок. Таким образом, из приведенного выше анализа можно сделать вывод, что сниженная доля никеля на уровне 5% не обеспечивает необходимого производства водорода, а также делает отработанный катализатор непригодным для дальнейшего восстановления углеродных нанотрубок. [00124] To study the effect of a reduced proportion of nickel in the catalyst composition, a catalyst composition was developed containing 5% nickel, 0.25% copper and 0.25% zinc (5:0.25:0.25) based on steamed biochar . The catalyst was reduced at 550° C. for 5 hours and fed into the fixed bed reactor system. Methane gas (CNG) was used as the source gas for performing the conversion. Data on the volume content of H 2 in the evolved gases are shown in FIG. 9(a), which show no more than 3.7 vol.% H 2 , which is undesirably low and impractical for such energy intensive reaction systems. In addition, the SEM image of the spent catalyst shown in FIG. 9(b) with a resolution of 60 µm and in FIG. 9(c) at a higher resolution of 100 nm showed only slight carbon nanotube nucleation without pronounced carbon nanotube formation. Thus, from the above analysis, it can be concluded that a reduced fraction of nickel at a level of 5% does not provide the necessary hydrogen production, and also makes the spent catalyst unsuitable for further reduction of carbon nanotubes.

Преимущества настоящего изобретения Advantages of the present invention

[00125] Вышеупомянутые примеры осуществления, раскрытые в настоящем описании, и их эквиваленты имеют множество преимуществ, включая описанные. [00125] The above embodiments disclosed herein and their equivalents have many advantages, including those described.

[00126] Настоящее изобретение раскрывает каталитическую композицию, содержащую малое количество металлического никеля в диапазоне 6-19 масс.% на основе в виде активированного паром биоугля. Катализатор показывает отличные результаты в производстве водорода и обеспечивает обогащение природного газа водородом на уровне 10-30 %. Таким образом, полученное из него топливо H-CNG можно успешно использовать в различных отраслях промышленности, использующих высокоэнергетические процессы. В настоящем раскрытии в качестве носителя катализатора используют активированный паром биоуголь, который легко доступен в окружающей среде и поддается биологическому разложению. Это позволяет обойтись без других основ из тяжелых металлов и значительно снизить образование химических отходов. Кроме того, настоящий катализатор демонстрирует отличную работоспособность при более низкой температуре 550°C и продолжительное время работы в течение 20-50 часов. Это способствует эффективному производству H-CNG с высоким уровнем энергосбережения. Сформированный отработанный катализатор, содержащий древесный уголь и углеродные нанотрубки, можно использовать непосредственно в качестве композитного материала, адсорбента, а также в других важных областях применения без разделения. Кроме того, полученные углеродные нанотрубки отличаются высокой чистотой (более 90%). С другой стороны, МУНТ имеют минимальные структурные дефекты и оптимальны для применения в сталелитейной, цементной и электронной промышленности. [00126] The present invention discloses a catalyst composition containing a low amount of nickel metal in the range of 6-19 wt.% based on steam-activated biochar. The catalyst shows excellent results in the production of hydrogen and ensures the enrichment of natural gas with hydrogen at the level of 10-30%. Thus, the H-CNG fuel obtained from it can be successfully used in various industries using high-energy processes. In the present disclosure, steam-activated biochar, which is readily available in the environment and biodegradable, is used as the catalyst carrier. This eliminates the need for other heavy metal bases and significantly reduces the generation of chemical waste. In addition, the present catalyst exhibits excellent performance at a lower temperature of 550°C and a long run time of 20 to 50 hours. This contributes to the efficient production of H-CNG with a high level of energy saving. The formed spent catalyst containing charcoal and carbon nanotubes can be used directly as a composite material, adsorbent, and other important applications without separation. In addition, the resulting carbon nanotubes are of high purity (more than 90%). On the other hand, MWCNTs have minimal structural defects and are optimal for use in the steel, cement, and electronics industries.

[00127] Хотя предмет изобретения был достаточно подробно описан со ссылкой на определенные варианты осуществления, возможны и другие варианты осуществления. Таким образом, дух и объем раскрытия не могут ограничиваться описанием приведенных здесь вариантов осуществления. [00127] While the subject matter has been described in sufficient detail with reference to certain embodiments, other embodiments are possible. Thus, the spirit and scope of the disclosure cannot be limited to the description of the embodiments provided herein.

Claims (27)

1. Каталитическая композиция для получения газообразного водорода, содержащая:1. A catalytic composition for producing gaseous hydrogen, containing: (a) никель;(a) nickel; (b) по меньшей мере один из следующих промоторов: Cu, Zn; и(b) at least one of the following promoters: Cu, Zn; And (c) носитель, представляющий собой пропаренный биоуголь или равновесный катализатор жидкостного каталитического крекинга отработанного материала;(c) a carrier that is steamed biochar or an equilibrium liquid catalytic cracking spent material catalyst; причем доля никеля составляет 6-19 мас.%, а доля по меньшей мере одного промотора составляет 0,5 мас.% по отношению к носителю.moreover, the proportion of nickel is 6-19 wt.%, and the proportion of at least one promoter is 0.5 wt.% with respect to the carrier. 2. Композиция по п. 1, в которой пропаренный биоуголь имеет площадь поверхности 700-950 м2/г и объем пор 0,60-0,70 см3/г.2. Composition according to claim. 1, in which the steamed biochar has a surface area of 700-950 m 2 /g and a pore volume of 0.60-0.70 cm 3 /g. 3. Композиция по п. 1, в которой пропаренный биоуголь получен путем нагревания исходного сырья носителя, представляющего собой опилки, рисовую солому, рисовую шелуху, выжимки сахарного тростника, другие сельскохозяйственные отходы или их комбинации.3. The composition of claim. 1, in which the steamed biochar is obtained by heating the feedstock of the carrier, which is sawdust, rice straw, rice husk, sugar cane pomace, other agricultural waste, or combinations thereof. 4. Способ изготовления каталитической композиции для получения газообразного водорода по п. 1, содержащий:4. A method for manufacturing a catalytic composition for producing gaseous hydrogen according to claim 1, containing: (a) введение в контакт соли никеля и соли по меньшей мере одного промотора для получения смеси;(a) contacting a nickel salt and a salt of at least one promoter to obtain a mixture; (b) пропитывание носителя смесью для получения пропитанного материала катализатора; и(b) impregnating the carrier with the mixture to form an impregnated catalyst material; And (c) прокаливание пропитанного материала катализатора для получения каталитической композиции.(c) calcining the impregnated catalyst material to obtain a catalyst composition. 5. Способ по п. 4, в котором носитель представляет собой пропаренный биоуголь, полученный путем пропаривания исходного сырья, представляющего собой опилки, рисовую солому, рисовую шелуху, выжимки сахарного тростника, другие сельскохозяйственные отходы и их комбинации, при температуре 700-900°C в течение 5-10 часов.5. The method according to claim 4, wherein the carrier is steamed biochar obtained by steaming raw materials, which are sawdust, rice straw, rice husks, sugar cane pomace, other agricultural waste, and combinations thereof, at a temperature of 700-900°C within 5-10 hours. 6. Способ получения газообразного водорода из легкого углеводорода, содержащий:6. A method for producing gaseous hydrogen from a light hydrocarbon, containing: (a) добавление каталитической композиции для получения газообразного водорода по п. 1 в реактор;(a) adding the hydrogen gas catalyst composition of claim 1 to the reactor; (b) пропускание легкого углеводорода над слоем катализатора при температуре 300-750°C и атмосферном давлении в течение 20-50 часов; и(b) passing a light hydrocarbon over the catalyst bed at a temperature of 300-750°C and atmospheric pressure for 20-50 hours; And (c) получение потока продукта, содержащего газообразный водород.(c) obtaining a product stream containing hydrogen gas. 7. Способ по п. 6, в котором поток продукта не содержит монооксида углерода и диоксида углерода.7. The process of claim 6 wherein the product stream is free of carbon monoxide and carbon dioxide. 8. Способ по п. 6, в результате которого получают 10-30% газообразного водорода от общего содержания легкого углеводорода.8. The method according to p. 6, as a result of which 10-30% of gaseous hydrogen is obtained from the total content of light hydrocarbons. 9. Способ получения углеродных нанотрубок из легкого углеводорода, содержащий:9. A method for producing carbon nanotubes from a light hydrocarbon, containing: (a) добавление каталитической композиции для получения газообразного водорода по п. 1 в реактор;(a) adding the hydrogen gas catalyst composition of claim 1 to the reactor; (b) пропускание легкого углеводорода над слоем катализатора при температуре 300-750°C и атмосферном давлении в течение 20-50 часов; и(b) passing a light hydrocarbon over the catalyst bed at a temperature of 300-750°C and atmospheric pressure for 20-50 hours; And (c) получение потока продукта, содержащего газообразный водород и смесь;(c) obtaining a product stream containing hydrogen gas and a mixture; (d) обработка смеси для получения углеродных нанотрубок.(d) processing the mixture to obtain carbon nanotubes. 10. Способ по п. 9, в котором поток продукта не содержит монооксида углерода и диоксида углерода.10. The process of claim 9 wherein the product stream is free of carbon monoxide and carbon dioxide. 11. Способ по п. 9, в котором углеродные нанотрубки имеют чистоту 90-99%.11. The method of claim 9 wherein the carbon nanotubes are 90-99% pure. 12. Способ по любому из пп. 6-11, в котором легкий углеводород представляет собой метан, этан, пропан, бутан, этилен, ацетилен или их комбинации.12. The method according to any one of paragraphs. 6-11, wherein the light hydrocarbon is methane, ethane, propane, butane, ethylene, acetylene, or combinations thereof. 13. Способ по любому из пп. 6-12, в котором реактор представляет собой реактор с псевдоожиженным слоем, реактор с подвижным слоем, реактор с неподвижным слоем или реактор с вращающимся слое.13. The method according to any one of paragraphs. 6-12, wherein the reactor is a fluidized bed reactor, a moving bed reactor, a fixed bed reactor, or a rotating bed reactor.
RU2022108672A 2020-08-26 2021-06-03 Catalytic composition for hydrogen production RU2796402C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IN202041036816 2020-08-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2796402C1 true RU2796402C1 (en) 2023-05-23

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2170140C2 (en) * 1994-08-12 2001-07-10 Корнинг Инкорпорейтед Method of preparing catalyst deposited on activated carbon, and thus prepared catalyst
RU2281154C2 (en) * 2004-04-30 2006-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЭНВАЙРОКЕТ" Catalytic composite material for storage of hydrogen and method of storage of hydrogen in catalytic systems on basis of hydrogenation/dehydrogenation reactions of organic compounds
US20130243687A1 (en) * 2010-11-29 2013-09-19 Nisshinbo Holdings Inc. Carbon catalyst for hydrogen production, method for producing catalyst, and method for producing hydrogen using catalyst
US20160375426A1 (en) * 2010-10-27 2016-12-29 Johnson Matthey Plc Catalyst preparation method
US20170189891A1 (en) * 2014-05-28 2017-07-06 The Board Of Regents For Oklahoma State University System and method of producing a char support nickel catalyst for use in syngas production

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2170140C2 (en) * 1994-08-12 2001-07-10 Корнинг Инкорпорейтед Method of preparing catalyst deposited on activated carbon, and thus prepared catalyst
RU2281154C2 (en) * 2004-04-30 2006-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЭНВАЙРОКЕТ" Catalytic composite material for storage of hydrogen and method of storage of hydrogen in catalytic systems on basis of hydrogenation/dehydrogenation reactions of organic compounds
US20160375426A1 (en) * 2010-10-27 2016-12-29 Johnson Matthey Plc Catalyst preparation method
US20130243687A1 (en) * 2010-11-29 2013-09-19 Nisshinbo Holdings Inc. Carbon catalyst for hydrogen production, method for producing catalyst, and method for producing hydrogen using catalyst
US20170189891A1 (en) * 2014-05-28 2017-07-06 The Board Of Regents For Oklahoma State University System and method of producing a char support nickel catalyst for use in syngas production

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Suelves et al. Hydrogen production by thermo catalytic decomposition of methane on Ni-based catalysts: influence of operating conditions on catalyst deactivation and carbon characteristics
Charisiou et al. Ni supported on CaO-MgO-Al2O3 as a highly selective and stable catalyst for H2 production via the glycerol steam reforming reaction
Nabgan et al. Production of hydrogen via steam reforming of acetic acid over Ni and Co supported on La2O3 catalyst
Serrano et al. H2 production from methane pyrolysis over commercial carbon catalysts: kinetic and deactivation study
Furusawa et al. Steam reforming of naphthalene/benzene with various types of Pt-and Ni-based catalysts for hydrogen production
Hervy et al. Evolution of dolomite composition and reactivity during biomass gasification
Harun et al. Hydrogen production via thermocatalytic decomposition of methane using carbon-based catalysts
Amin et al. Methane cracking using Ni supported on porous and non-porous alumina catalysts
Iwasa et al. Hydrogen production by steam reforming of acetic acid: comparison of conventional supported metal catalysts and metal-incorporated mesoporous smectite-like catalysts
Gao et al. Catalytic steam reforming of real tar under high-efficiency Ni/USY catalyst for H2 production
AU2024216507A1 (en) Catalyst composition for the production of hydrogen
Guizani et al. The nature of the deposited carbon at methane cracking over a nickel loaded wood-char
Zheng et al. Synergistic effect of CoOx and Ni-Co alloy in Ni-Co/SAPO-11 catalysts for the deoxygenation of stearic acids
CN106975486A (en) A kind of catalyst of CO hydrogenation preparing low-carbon mixed alcohol and preparation method thereof
Liu et al. Catalytic cracking and catalyst deactivation/regeneration characteristics of Fe-loaded biochar catalysts for tar model compound
Cunha et al. Syngas production by bi-reforming of methane on a bimetallic Ni-ZnO doped zeolite 13X
Shi et al. Improving the coking resistance of Ni/Al2O3 modified by promoter (Ce, Zr, or Mg) under ethanol steam reforming: Perspective from growth sites of coking
Wu et al. Study on the relationship between structure, properties and size distribution of fine slag from entrained flow gasification
Cao et al. Hydrogen generation by heterogeneous catalytic steam reforming of short-chain alcohols: a review
Chaghouri et al. Impact of impurities on biogas valorization through dry reforming of methane reaction
Wei et al. Synergistic effect of acid sites and a gallium-based modified meso-/microporous catalyst for the pyrolysis of biomass
Li et al. Comparative studies on promotional effect of Pr6O11, Nd2O3 and Sm2O3 on Ni–SiO2 for pressurized carbon dioxide reforming of methane
Awad et al. Thermocatalytic decomposition of methane/methanol mixture for hydrogen production: Effect of nickel loadings on alumina support
RU2796402C1 (en) Catalytic composition for hydrogen production
Liu et al. Enhanced degradation of VOCs from biomass gasification catalyzed by Ni/HZSM-5 series catalyst